JP2024520598A - 投影パターン内のエピポーラ線距離からの自動較正 - Google Patents

Abstract

少なくとも１個の物体（１１２）の位置を決定する検出器（１１０）が提供される。検出器（１１０）は、－ 少なくとも１個の照射パターン（１２４）により物体（１１２）を照射するための少なくとも１個のプロジェクタ（１２２）であって、照射パターン（１２４）は、複数の照射特徴（１２５）を含む、少なくとも１個のプロジェクタ（１２２）と、－ 光学センサ（１１８）のマトリクス（１１６）を有する少なくとも１個のセンサ素子（１１４）であって、光学センサは各々、感光性エリア（１２０）を有し、各々の光学センサ（１１８）は、物体（１１２）から検出器（１１０）に伝播する反射光ビームによって、そのそれぞれの感光性エリア（１２０）の照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、センサ素子は、複数の反射特徴を含む少なくとも１個の反射画像（１４２）を決定するように構成され、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、少なくとも１個のセンサ素子（１１４）と、－ 反射特徴の初期の距離情報を前記反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定するように構成された少なくとも１個の評価デバイス（１４４）であって、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含み、評価デバイスは、ａ）（１５０）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、ｂ）（１５２）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、ｃ）（１５４）エピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、ｄ）（１５６）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、ｅ）（１５８）幾何学的パターンに応じて、反射画像（１４２）の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定すること、を含む較正方法を実行するように構成される、評価デバイス（１４４）と、を備える。

Description

本発明は、少なくとも１個の物体の位置を決定する検出器及び先述の検出器を較正する方法に関連する。本発明は更に、検出器の様々な使用方法に関連する。本発明に係るデバイス、方法、及び使用方法は特に、例えば、日々の生活、ゲーミング、トラフィック技術、生産技術、セキュリティ技術、芸術のためのデジタルフォトグラフィ若しくはビデオフォトグラフィなどのフォトグラフィ、ドキュメンテーション若しくは技術的目的、医療技術の様々なエリア内で、又は科学において採用され得る。更に、本発明は特に、例えば、アーキテクチャ、計測学、考古学、芸術、医療、エンジニアリング、又は製造の分野において、物体の深度プロファイル又はシーナリの深度プロファイルを生成するためなど、１個以上の物体をスキャンし、及び／又はシーナリをスキャンするために使用され得る。しかしながら、他の用途も可能である。

アクティブ三角測量システムは典型的には、少なくとも１個のカメラ及び少なくとも１個の光プロジェクタ、例えば、構造化光システムを含む。ステレオカメラのような他の三角測量システムは、２個のカメラを少なくとも含み得る。三角測量による適切な三次元再構築のために、カメラ及びプロジェクタのような構成要素の位置及び回転に関する知識は必須である。加えて、三角測量による三次元再構築はまた、シーン上の重要なポイントの解決された対応関係、例えば、レーザスポット、プロジェクタの光スポット、又はカメラによって捕捉された検出済みエッジの解決された対応関係を必要とする。三次元位置は、プロジェクタへのカメラの既知の並進移動及び相対的回転によって計算されることができる。このパラメータは、三角測量システムの外部的較正を定義する。よって、三次元測定結果品質は、外部的較正に依存する。ハードウェアに応じて、既に較正されたシステムは、物理的応力又は温度シフト、すなわち、相対的位置及び時間での回転変化によって退化することがある。これは、誤った測定結果を得ることがある。明らかに、システムは、追加の新たな較正処理によって修復される場合がある。用途に応じて、これは、時間を消費することもあり、実用的ではない。較正処理は、既知の距離上の定義されたターゲットと共に静的なシーンを捕捉することに基づき得る。

再較正アルゴリズムの概念、例えば、Ｅ．Ｒｅｈｄｅｒら，「Ｏｎｌｉｎｅ Ｓｔｅｒｅｏ Ｃａｍｅｒａ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｆｒｏｍ Ｓｃｒａｔｃｈ」，２０１７年６月、会議：２０１７ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＤＯＩ：１０．１１０９／ＩＶＳ．２０１７．７９９５９５２、及びＴ．Ｄａｎｇ，「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｅｒｅｏ Ｓｅｌｆ－Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｃａｍｅｒａ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ」，２００９年８月ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ８（７）：１５３６－５０，ＤＯＩ：１０．１１０９／ＴＩＰ．２００９．２０１７８２４が既に存在する。

それらの再較正アプローチは、外部的パラメータに関して方程式系（例えば、エピポーラ条件）を満たすはずである特徴の対応関係を発見することに基づいている。有名な例は、８点アルゴリズムである。例えば、１個のカメラ及びレーザドットプロジェクタによる三次元測定システムのケースでは、捕捉されたカメラ画像上のレーザスポットは、レーザグリッドに正確に割り当てられると想定され得る。それは、対応関係が正確に発見されることを意味する。カメラ画像上のレーザスポットの位置及び参照レーザグリッドの関係は、線形方程式系を得るために使用されることができる。この線形方程式は、参照グリッドへの少なくとも８個の対応するレーザスポットを必要とする。この方程式は、最小二乗適合によって解決されることができる。特異値分解のアデプト使用率は、カメラ及びレーザプロジェクタの回転及び並進移動を決定し得る。しかしながら、対応関係が誤っている場合、結果は非常に乏しくなり得る。誤った対応関係の適切な外れ値検出は、その種類の方法に対して非常に重要であり得る。

この手順は、ステレオ測定のためにも作用し得る。しかしながら、両方のカメラ画像内の対応する特徴、例えば、画像内のエッジ又はコーナを発見する必要があり得る。その特徴の位置は、例えば、８点方法を決定するために使用され得る。

概して、構造化光又はステレオのための第３の再構築方法は、外部的較正済みシステムを必要とし得る。それは、対応関係についての探索が、エピポーラ線に基づいていることを意味する。しかしながら、この種類の探索は、１次元にすぎない。較正されていないシステムのケースでは、対応関係の探索は、１次元エピポーラ線に対してもはや作用し得ない。従来の再較正方法は、二次元画像ドメイン内の対応関係を探索するはずである。これは、三次元再構築の最上部での対応関係の追加の探索アルゴリズムに従い得る。

Ｅ．Ｒｅｈｄｅｒら，「Ｏｎｌｉｎｅ Ｓｔｅｒｅｏ Ｃａｍｅｒａ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｆｒｏｍ Ｓｃｒａｔｃｈ」，２０１７年６月、会議：２０１７ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＤＯＩ：１０．１１０９／ＩＶＳ．２０１７．７９９５９５２ Ｔ．Ｄａｎｇ，「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｅｒｅｏ Ｓｅｌｆ－Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｃａｍｅｒａ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ」，２００９年８月ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ８（７）：１５３６－５０，ＤＯＩ：１０．１１０９／ＴＩＰ．２００９．２０１７８２４

したがって、本発明の目的は、既知のデバイス及び方法の上記で言及された技術的問題に直面するデバイス及び方法を提供することである。特に、本発明の目的は、三次元カメラのための自動再較正アルゴリズムを可能にする、好ましくは、新たな静的較正処理を開始することなく、オンザフライで誤った測定値を補正することを可能にするデバイス及び方法を提供することである。

この課題は、独立請求項の特徴を有する本発明によって解決される。個々に又は組み合わせで実現されることができる本発明の有利な開発は、従属項において、並びに／又は以下の明細書及び詳細な実施形態において提示される。

本発明の第１の態様は、少なくとも１個の物体の位置を決定する検出器が開示される。

本明細書で使用されるように、用語「物体」は、任意の物体、特に、物体上で衝突する少なくとも１個の光ビームを少なくとも部分的に反射するように構成された表面又は領域を指す。光ビームは、物体を照射する検出器のプロジェクタから生じ得、光ビームは、物体によって反射又は散乱される。

本明細書で使用されるように、用語「位置」は、空間内の物体及び／又は物体の少なくとも一部のロケーション及び／又は方位に関する情報の少なくとも１個の項目を指す。よって、情報の少なくとも１個の項目は、物体の少なくとも１個のポイントと少なくとも１個の検出器との間の少なくとも１個の距離を暗に意味し得る。距離は、縦座標であり得、又は物体のポイントの縦座標を決定することに貢献し得る。加えて又は代わりに、物体及び／又は物体の少なくとも一部のロケーション及び／又は方位に関する情報の１個以上の他の項目が決定され得る。例として、加えて、物体及び／又は物体の少なくとも一部の少なくとも１個の横座標が決定され得る。よって、物体の位置は、物体及び／又は物体の少なくとも一部の少なくとも１個の縦座標を暗に意味し得る。加えて又は代わりに、物体の位置は、物体及び／又は物体の少なくとも一部の少なくとも１個の横座標を暗に意味し得る。加えて又は代わりに、物体の位置は、空間内の物体の方位を示す、物体の少なくとも１個の方位情報を暗に意味し得る。

検出器は、
－ 少なくとも１個の照射パターンにより物体を照射するための少なくとも１個のプロジェクタであって、照射パターンは、複数の照射特徴を含む、少なくとも１個のプロジェクタと、
－ 光学センサのマトリクスを有する少なくとも１個のセンサ素子であって、光学センサは各々、感光性エリアを有し、各々の光学センサは、物体から検出器に伝播する反射光ビームによって、そのそれぞれの感光性エリアの照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、センサ素子は、複数の反射特徴を含む少なくとも１個の反射画像を決定するように構成され、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、少なくとも１個のセンサ素子と、
－ 反射特徴の初期の距離情報を反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定するように構成された少なくとも１個の評価デバイスであって、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含み、評価デバイスは、
ａ）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
ｂ）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
ｃ）先述のエピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
ｄ）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
ｅ）幾何学的パターンに応じて、反射画像の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定すること、
を含む較正方法を実行するように構成される、評価デバイスと、
を備える。

本明細書で使用されるように、光プロジェクタとしても表される用語「プロジェクタ」は、物体上に、特に物体の表面上に少なくとも１個の照射パターンを投影するように構成された光学デバイスを指す。プロジェクタは、少なくとも１個の光ビームを生成するように構成された、照射デバイス又は照射源とも表される、少なくとも１個の光源を含み得る。プロジェクタは、少なくとも１個のパターンを生成し、物体を含む少なくとも１個の表面又はシーンに向かってパターンを投影するように構成され得る。プロジェクタは、プロジェクタから、特に、プロジェクタの筐体の少なくとも１個の開口部から物体に向かって照射パターンが伝播するように構成され得る。プロジェクタは、ポイントクラウドを生成及び／又は投影するように構成され得、例えば、プロジェクタは、少なくとも１個のデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ、少なくとも１個のＬＣｏＳプロジェクタ、少なくとも１個のレーザ源、少なくとも１個のレーザ源のアレイ；少なくとも１個の発光ダイオード；少なくとも１個の発光ダイオードのアレイを含み得る。加えて、追加の照射パターンは、少なくとも１個の周囲光源によって生成され得る。

本明細書で使用されるように、用語「パターン」は、少なくとも１個の任意の形状付けられた特徴を含む任意の既知の又は予め定められた配列を指す。パターンは、ポイント又はシンボルなどの少なくとも１個の特徴を含み得る。パターンは、複数の特徴を含み得る。パターンは、周期的な特徴又は周期的でない特徴の配列を含み得る。本明細書で使用されるように、用語「照射パターン」は、特に物体を照射するために使用されるプロジェクタによって生成及び投影されたパターンを指す。本明細書で使用されるように、用語「照射特徴」は、照射パターンの少なくとも１個の任意の形状付けられた特徴を指す。照射パターンは：少なくとも１個の周期的な正規ポイントパターン；少なくとも１個の六角形パターン；少なくとも１個の矩形パターン、から構成されたグループから選択された少なくとも１個の周期的な正規パターンを含み得る。例えば、プロジェクタは、ポイントクラウドを生成及び／又は投影するように構成され得る。例えば、プロジェクタは、照射パターンが複数のポイント特徴を含み得るようにポイントクラウドを生成するように構成され得る。

プロジェクタは、複数の照射特徴を各々が含む複数の照射パターンを生成するように構成され得る。プロジェクタは、複数の照射特徴を各々が含む、２個の、３個の、４個の、５個の、又はそれよりも多い照射パターンを投影するように構成され得る。照射パターンは、特に、照射特徴の数、照射特徴の配列、照射特徴の形状、照射特徴の波長、照射特徴の強度、及び開口角度などのうちの１個以上において異なり得る。

プロジェクタは、レーザ源によって生成された少なくとも１個の光ビームから照射パターンを生成するように構成された、少なくとも１個の転送デバイス、特に、少なくとも１個の回折光学素子を含み得る。「転送システム」とも表される、用語「転送デバイス」は概して、１個以上の光学素子を指し得、１個以上の光学素子は、光ビームのビームパラメータ、光ビームの幅、又は光ビームの方向のうちの１個以上を修正することによってなど、光ビームを修正するように構成される。転送デバイスは特に、少なくとも１個のレンズ、例えば、少なくとも１個の焦点調整可能レンズ、少なくとも１個の非球面レンズ、少なくとも１個の球面レンズ、少なくとも１個のＦｒｅｓｎｅｌレンズ；少なくとも１個の回折光学素子；少なくとも１個の凹面ミラー；少なくとも１個のビーム偏向素子、好ましくは少なくとも１個のミラー；少なくとも１個のビーム分割素子、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーのうちの少なくとも１個；少なくとも１個のマルチレンズシステム、から構成されたグループから選択された少なくとも１個のレンズのうちの１個以上を含み得る。

転送デバイスは、光学軸を有し得る。特に、検出器及び転送デバイスは、共通光学軸を有する。本明細書で使用されるように、用語「転送デバイスの光学軸」は概して、レンズ又はレンズシステムのミラー対称性、又は回転対称性の軸を指す。検出器の光学軸は、検出器の光学設定の対称性の線であり得る。検出器は、少なくとも１個の転送デバイス、好ましくは、少なくとも１個のレンズを有する少なくとも１個の転送システムを含む。転送システムは、例として、少なくとも１個のビーム経路を含み得ると共に、ビーム経路内の転送システムの素子は、光学軸に対して回転して対称的な形式において位置する。なおも、以下でも更に概説されるように、ビーム経路内に位置する１個以上の光学素子も、光学軸に対して中心から外され得又は傾けられ得る。しかしながら、このケースでは、光学軸は、ビーム経路内の光学素子の中心を相互接続することによって、例えば、レンズの中心を相互接続することによってなど、直列に定義され得、このコンテキストでは、光学センサは、光学素子としてカウントされない。光学軸が概して、ビーム経路を表し得る。そこでは、検出器は、光ビームが物体から光学センサに移動し得る単一のビーム経路を有し得、又は複数のビーム経路を有し得る。例として、単一のビーム経路が与えられ得、又はビーム経路は、２個以上の部分的ビーム経路に分割され得る。後者のケースでは、各々の部分的ビーム経路は、その自身の光学軸を有し得る。光学センサは、１個の及び同一のビーム経路又は部分的ビーム経路に位置し得る。しかしながら、代わりに、光学センサは、異なる部分的ビーム経路にも位置し得る。

転送デバイスは、座標系を構成し得、縦座標ｌは、光学軸に沿った座標であり、ｄは、光学軸からの空間的オフセットである。座標系は、転送デバイスの光学軸がｚ－軸を形成し、ｚ－軸からの距離及び極角が追加の座標として使用され得る極座標系であり得る。ｚ－軸に平行し又は逆平行する方向は、縦方向と考えられ得、ｚ－軸に沿った座標は、縦座標ｚと考えられ得る。ｚ－軸に垂直ないずれかの方向は、横方向と考えられ得、極座標及び／又は極角は、横座標と考えられ得る。

本明細書で使用されるように、用語「ビーム」は概して、光線の集合を指す。以下では、用語「光線」及び「ビーム」は、同義語として使用される。本明細書で更に使用されるように、用語「光ビーム」は概して、広角又は開き角を有する光ビームの可能性を含む、光の量、特に、本質的に同一の方向に移動する光の量を指す。

光ビームは、少なくとも１個のビームプロファイルを含み得る。光ビームは、空間的伸長を有し得る。特に、光ビームは、非Ｇａｕｓｓｉａｎビームプロファイルを有し得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイルから構成されたグループから選択され得る。台形ビームプロファイルは、プラトー領域及び少なくとも１個のエッジ領域を有し得る。光ビームは、Ｇａｕｓｓｉａｎ光ビーム又はＧａｕｓｓｉａｎ光ビームの線形結合であり得る。本明細書で使用されるように、用語「ビームプロファイル」は、光ビームの強度の、特に、光ビームの伝播に垂直な少なくとも１個の平面内の、空間的分布に関する。ビームプロファイルは、光ビームの横断強度プロファイルであり得る。ビームプロファイルは、光ビームの断面であり得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイル、及びＧａｕｓｓｉａｎビームプロファイルの線形結合から構成されたグループから選択され得る。しかしながら、他の実施形態が可能である。プロジェクタは、少なくとも１個の転送デバイスを含み得、少なくとも１個の転送デバイスはビームプロファイル、特に、ビームプロファイルの形状を調節すること、定義すること、及び決定すること、のうちの１個以上のために構成され得る。

例えば、プロジェクタは、レーザビームとも表される、少なくとも１個の光ビームを生成するように構成された、単一の光源、特に、単一のレーザ源などの少なくとも１個の照射源を含み得る。プロジェクタは、パターン化された照射特徴を含む照射パターンを生成するための単一のレーザ源によって生成されたレーザビームを回折及び複製するための、少なくとも１個の転送デバイスを含み得る。特に、プロジェクタは、光ビームを回折及び複製するための少なくとも１個の回折光学素子を含む。回折光学素子は、ビーム形成及び／又はビーム分割のために構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「複製する」は、１個の光ビームから複数の光ビームを生成すること、特に、光ビームを増やすことを指し得る。

加えて又は代わりに、例えば、プロジェクタは、光ビームのクラスタを生成するように構成された或るパターンに従った、密にパックされた光源、特に、レーザ源の少なくとも１個のアレイを含み得る。本明細書で使用されるように、用語「密にパックされた」光源は、クラスタ内で配列された複数の光源を指し得る。光源の密度は、個々の光源の筐体の伸長及び光ビームの識別性に依存し得る。プロジェクタは、パターン化された照射特徴を含む照射パターンを生成するための光ビームのクラスタを回折及び複製するための少なくとも１個の転送デバイスを含み得る。

本明細書で使用されるように、用語「センサ素子」は概して、少なくとも１個のパラメータを検知するように構成されたデバイス又は複数のデバイスの組み合わせを指す。本ケースでは、パラメータは特に、光学パラメータであり得、センサ素子は特に、光学センサ素子であり得る。センサ素子は、ユニタリ、単一のデバイスとして、又は数個のデバイスの組み合わせとして形成され得る。本明細書で更に使用されるように、用語「マトリクス」は概して、予め定められた幾何学的順序における複数の素子の配列を指す。マトリクスは特に、以下で更に詳細に概説されるように、１個以上の行及び１個以上の列を有する矩形マトリクスであり得、又は矩形マトリクスを含み得る。行及び列は特に、矩形形式において配列され得る。しかしながら、非矩形配列など、他の配列が実現可能であることが概説されるべきである。例として、円形配列も実現可能であり、円形配列では、素子は、中心ポイントの周りで同心円又は楕円内で配列される。例えば、マトリクスは、画素の単一の行であり得る。他の配列が実現可能である。

マトリクスの光学センサは特に、サイズ、感度及び他の光学的特性、電気的特性、及び機械的特性のうちの１個以上において等しくあり得る。マトリクスの全ての光学センサの感光性エリアは特に、共通平面に位置し得、共通平面は好ましくは物体に面し、その結果、物体から検出器に伝播する光ビームは、共通平面上で光スポットを生成し得る。

本明細書で使用されるように、「光学センサ」は概して、少なくとも１個の光ビームによって生成された照射及び／又は光スポットを検出するためなど、光ビームを検出するための感光性デバイスを指す。本明細書で更に使用されるように、「感光性エリア」は概して、少なくとも１個のセンサ信号が生成される照射に応答して、少なくとも１個の光ビームによって外部に照射され得る光学センサのエリアを指す。感光性エリアは特に、それぞれの光学センサの表面上に位置し得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。本明細書で使用されるように、用語「少なくとも１個の感光性エリアを各々が有する光学センサ」は、１個の感光性エリアを各々が有する複数の単一の光学センサを有する構成、及び複数の感光性エリアを有する１個の結合された光学センサを有する構成を指す。よって、用語「光学センサ」は更に、１個の出力信号を生成するように構成された感光性デバイスを指すのに対し、本明細書では、２個以上の出力信号を生成するように構成された感光性デバイス、例えば、少なくとも１個のＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳデバイスは、２個以上の光学センサと称される。以下で更に詳細に概説されるように、各々の光学センサは、光学センサ全体に対して正確な１個の均一のセンサ信号が作成される照射に応答して、照射され得る正確な１個の感光性エリアを提供することによってなど、正確な１個の感光性エリアがそれぞれの光学センサに存在するように具体化され得る。よって、各々の光学センサは、単一のエリアの光学センサであり得る。しかしながら、単一のエリアの光学センサの使用は、検出器の設定を特に単純且つ効率的にする。よって、例として、正確な１個の感光性エリアを各々が有する商業的に利用可能なシリコンフォトダイオードなど、商業的に利用可能なフォトセンサは、設定において使用され得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。よって、例として、２個の、３個の、４個の、又は４個よりも多い光学センサとして見なされる２個の、３個の、４個の、又は４個よりも多い感光性エリアを含む光学デバイスが、本発明のコンテキストにおいて使用され得る。上記で概説されたように、センサ素子は、光学センサのマトリクスを含む。よって、例として、光学センサは、ピクセル化光学デバイスの一部であり得又はピクセル化光学デバイスを構成し得る。例として、光学センサは、画素のマトリクスを有する少なくとも１個のＣＣＤデバイス及び／又はＣＭＯＳデバイスの一部であり得又はそれらを構成し得、各々の画素は、感光性エリアを形成する。

上記で概説されたように、光学センサは特に、フォトディテクタ、好ましくは無機フォトディテクタ、より好ましくは無機半導体フォトディテクタ、最も好ましくはシリコンフォトディテクタであり得又はそれらを含み得る。特に、光学センサは、赤外線スペクトル範囲内で感度が高くなり得る。マトリクスの光学センサの全て又はマトリクスの光学センサの少なくともグループは特に、同一であり得る。マトリクスの同一の光学センサのグループは特に、異なるスペクトル範囲に対して提供され得、又は全ての光学センサは、スペクトル感度に関して同一であり得る。更に、光学センサは、サイズにおいて、及び／又はそれらの電子的特性若しくは光学電子的特性に関して同一であり得る。

特に、光学センサは、赤外線スペクトル範囲内で、好ましくは、７８０ナノメートル～３．０マイクロメートルの範囲内で感度が高い無機フォトダイオードであり得又は無機フォトダイオードを含み得る。特に、光学センサは、シリコンフォトダイオードが７００ナノメートル～１０００ナノメートルの範囲内で特に適用可能である近赤外線領域の一部内で感度が高くなり得る。光学センサに対して使用され得る赤外線光学センサは、ｔｒｉｎａｍｉＸ ＧｍｂＨ、Ｄ－６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ ａｍ Ｒｈｅｉｎ、ＧｅｒｍａｎｙからのＨｅｒｔｚｓｔｕｅｃｋ（商標）というブランド名の下で商業的に利用可能な赤外線光学センサなど、商業的に利用可能な赤外線光学センサであり得る。よって、例として、光学センサは、本質的な光起電タイプの少なくとも１個の光学センサ、より好ましくは、Ｇｅフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、拡張ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、ＩｎＡｓフォトダイオード、ＩｎＳｂフォトダイオード、ＨｇＣｄＴｅフォトダイオード、から構成されたグループから選択された少なくとも１個の半導体フォトダイオードを含み得る。加えて又は代わりに、光学センサは、外部的光起電タイプの少なくとも１個の光学センサ、より好ましくは、Ｇｅ：Ａｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｈｇフォトダイオード、Ｇｅ：Ｃｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｚｎフォトダイオード、Ｓｉ：Ｇａフォトダイオード、Ｓｉ：Ａｓフォトダイオード、から構成されたグループから選択された少なくとも１個の半導体フォトダイオードを含み得る。加えて又は代わりに、光学センサは、少なくとも１個のボロメータ、好ましくは、ＶＯボロメータ及びアモルファスＳｉボロメータから構成されたグループから選択されたボロメータを含み得る。

マトリクスは、独立した光学センサから構成され得る。よって、マトリクスは、無機フォトダイオードから構成され得る。しかしながら、代わりに、ＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器のうちの１個以上など、商業的に利用可能なマトリクスが使用され得る。

よって、概して、検出器の光学センサは、上記で言及されたマトリクスなど、センサアレイを形成し得又はセンサアレイの一部であり得る。よって、例として、検出器は、ｍ個の行及びｎ個の列を有する矩形アレイなど、光学センサのアレイを含み得、ｍ、ｎは独立して、正の整数である。好ましくは、１個よりも多い列及び１個よりも多い行が与えられ、すなわち、ｎ＞１、ｍ＞１である。よって、例として、ｎは、２～１６以上であり得、又はｍは、２～１６以上であり得る。好ましくは、行の数及び列の数の比率は、１に近い。例として、ｎ及びｍは、ｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９、又は類似のものを選ぶことによってなど、０．３≦ｍ／ｎ≦３であるように選択され得る。例として、アレイは、ｍ＝２、ｎ＝２又はｍ＝３、ｎ＝３又は同様のものを選ぶことによってなど、等しい数の行及び列を有する正方形アレイであり得る。

マトリクスは特に、少なくとも１個の行、好ましくは複数の行、及び複数の列を有する矩形マトリクスであり得る。例として、行及び列は、本質的に垂直に方位付けられ得、用語「本質的に垂直に」に関して、上記で与えられた定義への参照が行われ得る。よって、例として、２０度未満の許容度、特に、１０度未満又は更には５度未満の許容度が容認可能であり得る。広範囲のビューを提供するために、マトリクスは特に、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５０行、より好ましくは少なくとも１００行を有し得る。同様に、マトリクスは、少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５０列、より好ましくは少なくとも１００列を有し得る。マトリクスは、少なくとも５０個の光学センサ、好ましくは少なくとも１００個の光学センサ、より好ましくは少なくとも５００個の光学センサを含み得る。マトリクスは、マルチメガの画素範囲内でいくつかの画素を含み得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。よって、軸回転対称性が予想されることになる設定では、画素とも称され得る、マトリクスの光学センサの円形配列又は同心円配列が好ましくなり得る。

好ましくは、センサ素子は、検出器の光学軸に本質的に垂直に方位付けされ得る。再度、用語「本質的に垂直に」に関して、上記で与えられた定義及び許容度への参照が行われ得る。光学軸は、まっすぐの光学軸であり得、及び湾曲し得、又は１個以上の偏向素子を使用することによって、及び／若しくは１個以上のビームスプリッタを使用することによってなど、更に分割され得、本質的に垂直の方位は、後者のケースでは、光学設定のそれぞれの分岐又はビーム経路内の局所的な光学軸を指し得る。

反射した光ビームは、物体から検出器に向かって伝播し得る。プロジェクタは、照射パターンにより物体を照射し得、光は物体によって反射又は散乱され、それによって、検出器に向かって反射光ビームとして少なくとも部分的に方向付けられる。

各々の光学センサは、物体から検出器に伝播する反射光ビームによるそのそれぞれの感光性エリアの照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される。反射光ビームは特に、センサ素子を完全に照射し得、その結果、センサ素子は、マトリクスよりも大きい光ビームの幅を有する光ビーム内に完全に位置する。逆に、好ましくは、反射光ビームは特に、マトリクスよりも小さい、マトリクス全体上で光スポットを作成し得、その結果、光スポットは、マトリクス内に完全に位置する。この状況は、適切な転送デバイスを使用することによってなど、光ビームに対する焦点調節効果又は脱焦点調節効果を有する１個以上の適切なレンズ又は素子を選ぶことによって、光学系の当業者によって容易に調節され得る。

本明細書で更に使用されるように、「センサ信号」は概して、光ビームによる照射に応答して光学センサによって生成された信号を指す。特に、センサ信号は、少なくとも１個のアナログ電気信号及び／又は少なくとも１個のデジタル電気信号など、少なくとも１個の電気信号であり得又は少なくとも１個の電気信号を含み得る。より具体的に、センサ信号は、少なくとも１個の電圧信号及び／又は少なくとも１個の電流信号であり得又はそれらを含み得る。より具体的に、センサ信号は、少なくとも１個の光電流を含み得る。更に、未処理センサ信号が使用され得、又は検出器、光学センサ、若しくはいずれかの他の素子が、センサ信号を処理若しくは事前処理するように構成され得るかのいずれかであり、それによって、フィルタリング又は同様のものによる事前処理など、センサ信号としても使用され得る二次的センサ信号を生成する。

光学センサの未処理センサ信号又はそれから導出された二次的センサ信号が評価のために使用され得る。本明細書で使用されるように、用語「二次的センサ信号」は概して、フィルタリング、平均化、又は復調などによって、１個以上の未処理信号を処理することによって取得された、電子信号、より好ましくは、アナログ信号及び／又はデジタル信号などの信号を指す。よって、マトリクスのセンサ信号の全体から、又はマトリクス内の関心の領域から二次的センサ信号を生成するための画像処理アルゴリズムが使用され得る。特に、評価デバイスなどの検出器は、光学センサのセンサ信号を変換し、それによって、二次的光学センサ信号を生成するように構成され得、評価デバイスは、二次的光学センサ信号を使用することによって、初期の距離情報の決定を実行するように構成される。センサ信号の変換は特に：フィルタリング；少なくとも１個の関心の領域の選択；センサ信号によって作成された画像と少なくとも１個のオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって作成された画像を反転させることによるセンサ信号の反転；異なる時にセンサ信号によって作成された画像の間の差分画像の形成；背景補正；色チャネルへの分解；色調への分解；飽和；及び明度チャネル；周波数分解；特異値分解；Ｃａｎｎｙエッジ検出器の適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＬａｐｌａｃｉａｎの適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅの適用；Ｓｏｂｅｌオペレータの適用；Ｌａｐｌａｃｅオペレータの適用；Ｓｃｈａｒｒオペレータの適用；Ｐｒｅｗｉｔｔオペレータの適用；Ｒｏｂｅｒｔｓオペレータの適用；Ｋｉｒｓｃｈオペレータの適用；ハイパスフィルタの適用；ロウパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；Ｒａｄｏｎ変換の適用；Ｈｏｕｇｈ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値化；バイナリ画像の作成、から構成されたグループから選択された少なくとも１個の変換を含み得る。関心の領域は、ユーザによって手動で決定され得、又は光学センサによって生成された画像内の物体を認識することによってなどで自動で決定され得る。例として、車両、人間、又は別のタイプの予め定められた物体は、画像内、すなわち、光学センサによって生成されたセンサ信号の全体内の自動画像認識によって決定され得、関心の領域は、物体が関心の領域内に位置するように選ばれ得る。このケースでは、縦座標の決定などの評価は、関心の領域のみに対して実行され得る。しかしながら、他の実装態様が実現可能である。

感光性エリアは特に、物体に向かって方位付けられ得る。本明細書で使用されるように、用語「物体に向かって方位付けられる」は概して、感光性エリアのそれぞれの表面が物体から完全に又は部分的に視認可能である状況を指す。特に、物体の少なくとも１個のポイントとそれぞれの感光性エリアの少なくとも１個のポイントとの間の少なくとも１個の交差する線は、９０度など、２０度～９０度、好ましくは、８０度～９０度の範囲内の角度など、０度から異なる感光性エリアの表面素子による角度を形成し得る。よって、物体が光学軸上に位置し又は光学軸の近くに位置するとき、物体から検出器に向かって伝播する光ビームは、光学軸に本質的に平行し得る。本明細書で使用されるように、用語「本質的に垂直に」は、例えば、±２０度以下の許容度、好ましくは、±１０度以下の許容度、より好ましくは、±５度以下の許容度を有する、垂直方位の状態を指す。同様に、用語「本質的に平行に」は、例えば、±２０度以下の許容度、好ましくは、±１０度以下の許容度、より好ましくは、±５度以下の許容度を有する、平行方位の状態を指す。

光学センサは、紫外線スペクトル範囲、可視スペクトル範囲、又は赤外線スペクトル範囲のうちの１個以上において感度が高くなり得る。特に、光学センサは、５００ナノメートル～７８０ナノメートル内の可視スペクトル範囲、最も好ましくは、６５０ナノメートル～７５０ナノメートル又は６９０ナノメートル～７００ナノメートルにおける可視スペクトル範囲内で感度が高くなり得る。特に、光学センサは、近赤外線領域内で感度が高くなり得る。特に、光学センサは、シリコンフォトダイオードが７００ナノメートル～１０００ナノメートルの範囲内で特に適用可能である近赤外線領域の一部内で感度が高くなり得る。光学センサは特に、赤外線スペクトル範囲内、特に、７８０ナノメートル～３．０マイクロメートルの範囲内で感度が高くなり得る。例えば、光学センサは各々、独立して、フォトダイオード、フォトセル、フォトコンダクタ、フォトトランジスタ、又はいずれかのそれらの組み合わせから構成されたグループから選択された少なくとも１個の素子であり得又はそれを含み得る。例えば、光学センサは、ＣＣＤセンサ素子、ＣＭＯＳセンサ素子、フォトダイオード、フォトセル、フォトコンダクタ、フォトトランジスタ、又はいずれかのそれらの組み合わせから構成されたグループから選択された少なくとも１個の素子であり得又はそれらを含み得る。いずれかの他のタイプのフォトセンシティブ素子が使用され得る。以下で更に詳細に概説されるように、フォトセンシティブ素子は概して、無機材料から完全に若しくは部分的に作られ得、及び／又は有機材料から完全に若しくは部分的に作られ得る。最も一般的に、以下で更に詳細に概説されるように、商業的に利用可能なフォトダイオード、例えば、無機半導体フォトダイオードなどの１個以上のフォトダイオードが使用され得る。

本明細書で使用されるように、用語「反射画像」は、少なくとも１個の反射特徴を含む光学センサによって決定された画像、並びに／又は少なくとも１個の特徴に関する光学センサの画像の評価、並びに／又は回転及び並進移動などの外部的パラメータの変換を指す。反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む。本明細書で使用されるように、用語「反射特徴」は、例えば、少なくとも１個の照射特徴による照射に応答して物体によって生成された画像平面内の特徴を指す。反射画像は、少なくとも１個の反射特徴を含む少なくとも１個の反射パターンを含み得る。本明細書で使用されるように、用語「少なくとも１個の反射画像を決定すること」は、反射画像の撮像、記録、及び生成のうちの１個以上を指す。

センサ素子は、少なくとも１個の反射パターンを決定するように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「反射パターン」は、物体の表面において光の反射又は散乱によって生成された応答パターン、特に、照射パターンによる照射に応答して物体によって生成された応答パターンを指す。反射パターンは、照射パターンの少なくとも１個の特徴に対応する少なくとも１個の特徴を含み得る。反射パターンは、照射パターンと比較して、少なくとも１個の歪みパターンを含み得、歪みは、物体の表面特性など、物体の距離に依存する。評価デバイスは、上記で説明されたように及び以下で更に詳細に説明されるように、センサ信号からの結合された信号Ｑを評価することによって、反射パターンの少なくとも１個の特徴を選択し、反射パターンの選択された特徴の縦方向領域を決定するように構成され得る。

本明細書で更に使用されるように、用語「評価デバイス」は概して、好ましくは、少なくとも１個のデータ処理デバイスを使用することによって、より好ましくは、少なくとも１個のプロセッサ及び／又は少なくとも１個の特定用途向け集積回路を使用することによって、いわゆる演算を実行するように構成された任意のデバイスを指す。よって、例として、少なくとも１個の評価デバイスは、いくつかのコンピュータコマンドを含む、そこに記憶されたソフトウェアコードを有する少なくとも１個のデータ処理デバイスを含み得る。評価デバイスは、いわゆる演算の１個以上を実行するための１個以上のハードウェア素子を提供し得、及び／又はいわゆる演算の１個以上を実行するための、そこで稼働するソフトウェアを１個以上のプロセッサに提供し得る。物体の少なくとも１個の縦座標を決定することを含む、上記で言及された演算は、少なくとも１個の評価デバイスによって実行される。よって、例として、関係の１個以上は、以下で概説されるように、１個以上のルックアップテーブルを実装することによってなど、ソフトウェア及び／又はハードウェアにおいて実装され得る。よって、例として、評価デバイスは、物体の少なくとも１個の縦座標を決定するために、上記で言及された評価を実行するように構成された、１個以上のコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１個以上のプログラム可能デバイスを含み得る。しかしながら、加えて又は代わりに、評価デバイスも、ハードウェアによって完全に又は部分的に具体化され得る。

評価デバイスは、反射画像の少なくとも１個の反射特徴を選択するように構成され得る。評価デバイスは、反射画像の反射特徴を連続して選択するように構成され得る。評価デバイスは、反射画像の画像分析を実行し、それによって、反射画像の反射特徴を識別するように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「少なくとも１個の反射特徴を選択すること」は、反射画像の少なくとも１個の反射特徴を識別すること、決定すること、及び選ぶことのうちの１個以上を指す。評価デバイスは、反射特徴を識別するために、少なくとも１個の画像分析及び／又は画像処理を実行するように構成され得る。画像分析及び／又は画像処理は、少なくとも１個の特徴検出アルゴリズムを使用し得る。画像分析及び／又は画像処理は、以下のもの：フィルタリング；少なくとも１個の関心の領域の選択；センサ信号によって作成された画像と少なくとも１個のオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって作成された画像を反転させることによるセンサ信号の反転；異なる時にセンサ信号によって作成された画像の間の差分画像の形成；背景補正；色チャネルへの分解；色調への分解；飽和；及び明度チャネル；周波数分解；特異値分解；Ｃａｎｎｙエッジ検出器の適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＬａｐｌａｃｉａｎの適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅの適用；Ｓｏｂｅｌオペレータの適用；Ｌａｐｌａｃｅオペレータの適用；Ｓｃｈａｒｒオペレータの適用；Ｐｒｅｗｉｔｔオペレータの適用；Ｒｏｂｅｒｔｓオペレータの適用；Ｋｉｒｓｃｈオペレータの適用；ハイパスフィルタの適用；ロウパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；Ｒａｄｏｎ変換の適用；Ｈｏｕｇｈ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値化；バイナリ画像の作成、のうちの１個以上を含み得る。関心の領域は、ユーザによって手動で決定され得、又は光学センサによって生成された画像内の物体を認識することによってなどで自動で決定され得る。

本明細書で使用されるように、用語「初期の距離情報」は、結合された信号Ｑを使用することによって決定された縦座標を指し得る。検出器は、結合された信号Ｑからの反射画像の少なくとも１個の反射特徴に対して物体ポイントの縦座標を決定するように構成され得る。よって、検出器は、反射画像の少なくとも１個の反射特徴を事前に分類し、及び／又は反射特徴に対する距離推定を提供するように構成され得る。特に、検出器は、初期の距離情報、特に、事前分類及び／又は距離推定を考慮して三角測量を使用することによって、物体の少なくとも１個のより精度が高い距離情報を決定するように構成され得る。

評価デバイスは、少なくとも１個の初期の距離情報、すなわち、反射画像の選択された反射特徴の縦座標ｚを、反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定するように構成され得る。この技術は、ビームプロファイル分析又は光子からの深度比率技術と呼ばれ、センサ信号からの結合された信号Ｑを評価することによって縦座標を決定することを含む。ビームプロファイル分析、特に、結合された信号Ｑを使用した縦座標の決定は、参照によってその内容が含まれる、ＷＯ０１８／０９１６４９Ａ１、ＷＯ２０１８／０９１６３８Ａ１、及びＷＯ２０１８／０９１６４０Ａ１などから、当業者にとって一般的に知られる。

ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑ、特に、それらの感光性エリア上の反射光ビームを検出する光学センサによって生成されたセンサ信号の結合された信号Ｑを評価することを含む。各々の光学センサは、物体から検出器に伝播する反射光ビームによるそのそれぞれの感光性エリアの照射に応答して少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される。

本明細書で使用されるように、用語「結合された信号Ｑ」は、センサ信号を結合することによって、特に、センサ信号を分割すること、センサ信号の倍数を分割すること、又はセンサ信号の線形結合を分割すること、のうちの１個以上によって生成された信号を指す。評価デバイスは、センサ信号を分割すること、センサ信号の倍数を分割すること、センサ信号の線形結合を分割すること、のうちの１個以上によって結合された信号Ｑを導出するように構成され得る。評価デバイスは、縦方向領域を決定するための、結合された信号Ｑと縦方向領域との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成され得る。

例えば、評価デバイスは、

によって結合された信号Ｑを導出するように構成され得、ｘ及びｙは、横座標であり、Ａ１及びＡ２は、センサ位置における反射光ビームの少なくとも１個のビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ_ｏ）は、物体距離ｚ_ｏを仮定したビームプロファイルを表す。エリアＡ１及びエリアＡ２は異なり得る。特に、Ａ１及びＡ２は、一致しない。よって、Ａ１及びＡ２は、形状又はコンテンツのうちの１個以上において異なり得る。

概して、ビームプロファイルは、輝度Ｌ（ｚ_ｏ）及びビーム形状Ｓ（ｘ，ｙ；ｚ_ｏ）、Ｅ（ｘ，ｙ；ｚ_ｏ）＝Ｌ・Ｓに依存する。よって、結合された信号を導出することによって、輝度とは独立した縦座標を決定することを可能にし得る。加えて、結合された信号を使用することは、物体サイズとは独立した距離ｚ_ｏの決定を可能にする。よって、結合された信号は、物体の材料特性及び／又は反射特性及び／又は散乱特性とは独立し、製造の正確さ、熱、水、埃、又はレンズに対する損傷などによるなどの光源の改変とは独立した距離ｚ_ｏの決定を可能にする。

センサ信号の各々は、光ビームのビームプロファイルの少なくとも１個のエリアの少なくとも１個の情報を含み得る。本明細書で使用されるように、用語「ビームプロファイルのエリア」は概して、結合された信号Ｑを決定するために使用されるセンサ位置におけるビームプロファイルの任意の領域を指す。

感光性エリアは、第１のセンサ信号がビームプロファイルの第１のエリアの情報を含み、第２のセンサ信号がビームプロファイルの第２のエリアの情報を含むように配列され得る。ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアは、隣接する領域又は重なる領域の１個又は両方であり得る。ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアは、エリアにおいて一致し得ない。

評価デバイスは、ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアを決定及び／又は選択するように構成され得る。ビームプロファイルの第１のエリアは、ビームプロファイルのエッジ情報を本質的に含み得、ビームプロファイルの第２のエリアは、ビームプロファイルの中心情報を本質的に含み得る。ビームプロファイルは、中心、すなわち、ビームプロファイルの最大値及び／又はビームプロファイルのプラトーの中心ポイント及び／又は光スポットの幾何学的中心と、中心から延びる立ち下がりエッジとを有し得る。第２の領域は、断面の内部領域を含み得、第１の領域は、断面の外部領域を含み得る。本明細書で使用されるように、用語「本質的に中心情報」は概して、エッジ情報の低い比率、すなわち、中心情報の比率と比較して、エッジに対応する強度分布の比率、すなわち、中心に対応する強度分布の比率を指す。好ましくは、中心情報は、１０％未満のエッジ情報、より好ましくは５％未満のエッジ情報の比率を有し、最も好ましくは、中心情報は、エッジコンテンツを含まない。本明細書で使用されるように、用語「本質的にエッジ情報」は概して、エッジ情報の比率と比較して中心情報の低い比率を指す。エッジ情報は、特に、中心及びエッジ領域からのビームプロファイル全体の情報を含み得る。エッジ情報は、１０％未満の中心情報、好ましくは５％未満の中心情報の比率を有し、より好ましくは、エッジ情報は、中心コンテンツを含まない。ビームプロファイルの少なくとも１個のエリアは、それが中心に近く又は中心の周りにあり、中心情報を本質的に含む場合、ビームプロファイルの第２のエリアとして決定及び／又は選択され得る。ビームプロファイルの少なくとも１個のエリアは、それが断面の立ち下がりエッジの少なくとも一部を含む場合、ビームプロファイルの第１のエリアとして決定及び／又は選択され得る。例えば、断面のエリア全体は、第１の領域として決定され得る。ビームプロファイルの第１のエリアは、エリアＡ２であり得、ビームプロファイルの第２のエリアは、エリアＡ１であり得る。

第１のエリアＡ１及び第２のエリアＡ２の他の選択が実現可能であり得る。例えば、第１のエリアは、ビームプロファイルの外部領域を本質的に含み得、第２のエリアは、ビームプロファイルの内部領域を本質的に含み得る。例えば、二次元ビームプロファイルのケースでは、ビームプロファイルは、左部分及び右部分に分割され得、第１のエリアは、ビームプロファイルの左部分のエリアを本質的に含み得、第２のエリアは、ビームプロファイルの右部分のエリアを本質的に含み得る。

エッジ情報は、ビームプロファイの第１のエリア内のいくつかの光子に関連する情報を含み得、中心情報は、ビームプロファイルの第２のエリア内のいくつかの光子に関連する情報を含み得る。評価デバイスは、ビームプロファイルのエリア積分を決定するように構成され得る。評価デバイスは、第１のエリアを積分及び／又は合計することによって、エッジ情報を決定するように構成され得る。評価デバイスは、第２のエリアを積分及び／又は合計することによって、中心情報を決定するように構成され得る。例えば、ビームプロファイルは、台形ビームプロファイルであり得、評価デバイスは、台形の積分を決定するように構成され得る。更に、台形ビームプロファイルが想定され得るとき、エッジ及び中心信号の決定は、エッジの勾配及び位置並びに中心プラトーの高さの決定など、台形ビームプロファイルの特性を利用し、幾何学的な考慮事項によるエッジ及び中心信号を導出する同等の評価と置き換えられ得る。

加えて又は代わりに、評価デバイスは、光スポットの少なくとも１個のスライス又はカットから中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように構成され得る。これは、例えば、結合された信号Ｑにおけるエリア積分をスライス又はカットに沿った線積分と置き換えることによって実現され得る。改善された精度のために、光スポットを通じた数個のスライス又はカットが使用及び平均化され得る。楕円形スポットプロファイルのケースでは、数個のスライス又はカットに対する平均化は、改善された距離情報を結果としてもたらし得る。

一実施形態では、物体から検出器に伝播する光ビームは、複数の特徴ポイントを含む少なくとも１個の反射パターンによりセンサ素子を照射し得る。本明細書で使用されるように、用語「特徴ポイント」は、パターンの少なくとも１個の少なくとも部分的に伸長した特徴を指す。特徴ポイントは、少なくとも１個のポイント、少なくとも１個の線、少なくとも１個のエッジから構成されたグループから選択され得る。反射パターンは、例えば、少なくとも１個のパターンを含む照射パターンによる少なくとも１個の光源による照射に応答して、物体によって生成され得る。Ａ１は、光学センサ上の特徴ポイントの全エリア又は完全エリアに対応し得る。Ａ２は、光学センサ上の特徴ポイントの中心エリアであり得る。中心エリアは、一定値であり得る。中心エリアは、特徴ポイントの全エリアと比較して小さくなり得る。例えば、円形特徴ポイントのケースでは、中心エリアは、特徴ポイントの全半径の０．１～０．９、好ましくは、全半径の０．４～０．６の半径を有し得る。

評価デバイスは、エッジ情報及び中心情報を分割すること、エッジ情報及び中心情報の倍数を分割すること、エッジ情報及び中心情報の線形結合を分割することのうちの１個以上によって、結合された信号Ｑを導出するように構成され得る。よって、本質的に、光子比率が、技術の物理的根拠として使用され得る。

例えば、評価デバイスは、
－ 最高のセンサ信号を有する少なくとも１個の光学センサを決定し、少なくとも１個の中心信号を形成することと、
－ マトリクスの光学センサのセンサ信号を評価し、少なくとも１個の合計信号を形成することと、
－ 中心信号と合計信号とを結合することによって、少なくとも１個の結合された信号を決定することと、
－ 結合された信号を評価することによって、選択された特徴の少なくとも１個の縦座標ｚを決定することと、
によって、センサ信号を評価するように構成され得る。

その結果、本発明によれば、用語「中心信号」は概して、ビームプロファイルの中心情報を本質的に含む少なくとも１個のセンサ信号を指す。例えば、中心信号は、マトリクスの全体の又はマトリクス内の関心の領域の、光学センサによって生成された複数のセンサ信号からの最高のセンサ信号を有する少なくとも１個の光学センサの信号であり得、関心の領域は、マトリクスの光学センサによって生成された画像内で予め定められ得又は判別可能であり得る。本明細書で使用されるように、用語「最高のセンサ信号」は、局所的最大値又は関心の領域内の最大値の一方又は両方を指す。中心信号は、単一の光学センサから、又は、以下で更に詳細に概説されるように、光学センサのグループから生じ得、後者のケースでは、例として、光学センサのグループのセンサ信号は、中心信号を決定するために、加算され得、積分され得、又は平均化され得る。中心信号がそれから生じる光学センサのグループは、最高のセンサ信号を有する実際の光学センサからの予め定められた距離未満を有する光学センサなど、隣接する光学センサのグループであり得、又は最高のセンサ信号からの予め定められた範囲内にあるセンサ信号を生成する光学センサのグループであり得る。中心信号がそれから生じる光学センサのグループは、最大動的範囲を可能にするために、できるだけ大きく選ばれ得る。評価デバイスは、複数のセンサ信号、例えば、最高のセンサ信号を有する光学センサの周りの複数の光学センサの統合によって中心信号を決定するように構成され得る。例えば、ビームプロファイルは、台形ビームプロファイルであり得、評価デバイスは、台形の積分、特に、台形のプラトーの積分を決定するように構成され得る。

上記で概説されたように、中心信号は概して、光スポットの中心内の光学センサからのセンサ信号などの単一のセンサ信号であり得、又は光スポットの中心内の光学センサから生じるセンサ信号の結合などの複数のセンサ信号の結合であり得、又は上述した可能性のうちの１個以上によって導出されたセンサ信号を処理することによって導出された二次的センサ信号であり得る。中心信号の決定は、センサ信号の比較が従来の電子機器によって適正に単純に実装されるので、電子的に実行され得、又はソフトウェアによって完全に若しくは部分的に実行され得る。特に、中心信号は：最高のセンサ信号；最高のセンサ信号からの許容度の予め定められた範囲内にあるセンサ信号のグループの平均；最高のセンサ信号を有する光学センサ包含する光学センサのグループ及び隣接する光学センサの予め定められたグループからのセンサ信号の平均；最高のセンサ信号を有する光学センサを包含する光学センサのグループ及び隣接する光学センサの予め定められたグループからのセンサ信号の合計；最高のセンサ信号からの許容度の予め定められた範囲内にあるセンサ信号のグループの合計；予め定められた閾値を上回るセンサ信号のグループの平均；予め定められた閾値を上回るセンサ信号のグループの合計；最高のセンサ信号を有する光学センサを包含する光学センサのグループ及び隣接する光学センサの予め定められたグループからのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号からの許容度の予め定められた範囲内にあるセンサ信号のグループの積分；予め定められた閾値を上回るセンサ信号のグループの積分、から構成されたグループから選択され得る。

同様に、用語「合計信号」は概して、ビームプロファイルのエッジ情報を本質的に含む信号を指す。例えば、合計信号は、センサ信号を加算し、センサ信号に対して積分し、又はマトリクス全体の若しくはマトリクス内の関心の領域のセンサ信号に対して平均化することによって導出され得、関心の領域は、マトリクスの光学センサによって生成された画像内で予め定められ得又は判別可能であり得る。センサ信号を加算し、センサ信号に対して積分し、又はセンサ信号に対して平均化するとき、センサ信号がそれから生成される実際の光学センサは、加算すること、積分すること、若しくは平均化することから除外され得、又は代わりに、加算すること、積分すること、若しくは平均化することに含まれ得る。評価デバイスは、マトリクス全体の信号、又はマトリクス内の関心の領域の信号を積分することによって合計信号を決定するように構成され得る。例えば、ビームプロファイルは、台形ビームプロファイルであり得、評価デバイスは、台形全体の積分を決定するように構成され得る。更に、台形ビームプロファイルが想定され得るとき、エッジ及び中心信号の決定は、エッジの勾配及び位置並びに中心プラトーの高さの決定など、台形ビームプロファイルの特性を利用し、幾何学的な考慮事項によるエッジ及び中心信号を導出する同等の評価と置き換えられ得る。

同様に、中心信号及びエッジ信号も、ビームプロファイルの円形区画など、ビームプロファイルの区画を使用することによって決定され得る。例えば、ビームプロファイルは、ビームプロファイルの中心を通らないセカント又はコードによって２個の区画に分割され得る。よって、１個の区画は、エッジ情報を本質的に包含すると共に、他の区画は、中心情報を本質的に包含する。例えば、中心信号においてエッジ情報の量を更に削減するために、エッジ信号は更に、中心信号から差し引かれ得る。

加えて又は代わりに、評価デバイスは、光スポットの少なくとも１個のスライス又はカットから、中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように構成され得る。これは、例えば、結合された信号Ｑにおけるエリア積分をスライス又はカットに沿った線積分と置き換えることによって実現され得る。改善された精度のために、光スポットを通じた数個のスライス又はカットが使用及び平均化され得る。楕円形スポットプロファイルのケースでは、数個のスライス又はカットに対する平均化は、改善された距離情報を結果としてもたらし得る。

結合された信号は、中心信号及び合計信号を結合することによって生成された信号であり得る。特に、結合は：中心信号及び合計信号の商又は逆の商を形成すること；中心信号の倍数及び合計信号の倍数の商又は逆の商を形成すること；中心信号の線形結合及び合計信号の線形結合の商又は逆の商を形成すること、のうちの１個以上を含み得る。加えて又は代わりに、結合された信号は、中心信号と合計信号との間の比較に関する情報の少なくとも１個の項目を包含する、任意の信号又は信号の結合を含み得る。

光スポットの中心の検出、すなわち、中心信号の検出及び／又は中心信号がそれから生じる少なくとも１個の光学センサの検出は、完全に若しくは部分的に電子的に実行され得、又は１個以上のソフトウェアアルゴリズムを使用することによって完全に若しくは部分的に実行され得る。特に、評価デバイスは、少なくとも１個の最高のセンサ信号を検出し、及び／又は中心信号を形成するための少なくとも１個の中心検出器を含み得る。中心検出器は特に、ソフトウェアにおいて完全に若しくは部分的に具体化され得、及び／又はハードウェアにおいて完全に若しくは部分的に具体化され得る。中心検出器は、少なくとも１個のセンサ素子に完全に若しくは部分的に統合され得、及び／又はセンサ素子とは独立して完全に若しくは部分的に具体化され得る。

合計信号は、マトリクスの全てのセンサ信号から、関心の領域内のセンサ信号から、又は除外された中心信号に貢献する光学センサから生じるセンサ信号によるそれらの可能性の１個から導出され得る。あらゆるケースでは、信頼して中心信号と比較され得る、信頼できる合計信号は、縦座標を決定するために生成され得る。概して、合計信号は：マトリクスの全てのセンサ信号に対する平均；マトリクスの全てのセンサ信号の合計；マトリクスの全てのセンサ信号の積分；中心信号に貢献するそれらの光学センサからのセンサ信号を除くマトリクスの全てのセンサ信号に対する平均；中心信号に貢献するそれらの光学センサからのセンサ信号を除くマトリクスの全てのセンサ信号の合計；中心信号に貢献するそれらの光学センサからのセンサ信号を除くマトリクスの全てのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光学センサからの予め定められた範囲内の光学センサのセンサ信号の合計；最高のセンサ信号を有する光学センサからの予め定められた範囲内の光学センサのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光学センサからの予め定められた範囲内に位置する光学センサの或る閾値を上回るセンサ信号の合計；最高のセンサ信号を有する光学センサからの予め定められた範囲内に位置する光学センサの或る閾値を上回るセンサ信号の積分、から構成されたグループから選択され得る。しかしながら、他のオプションが存在する。

合計することは、ソフトウェアにおいて完全に若しくは部分的に実行され得、及び／又はハードウェアにおいて完全に若しくは部分的に実行され得る。合計することは概して、典型的には検出器に容易に実装され得る、純粋に電子的な手段によって可能である。よって、電子の分野では、合計デバイスは概して、２個以上の電気信号、アナログ信号及びデジタル信号の両方を合計することに対して既知である。よって、評価デバイスは、合計信号を形成するための少なくとも１個の合計デバイスを含み得る。合計デバイスは、センサ素子に完全に若しくは部分的に統合され得、又はセンサ素子とは完全に若しくは部分的に独立して具体化され得る。合計デバイスは、ハードウェア又はソフトウェアの一方又は両方において完全に又は部分的に具体化され得る。

中心信号と合計信号との間の比較は特に、１個以上の商信号を形成することによって実行され得る。よって、概して、結合された信号Ｑは：中心信号及び合計信号の商又は逆の商を形成すること；中心信号の倍数及び合計信号の倍数の商又は逆の商を形成すること；中心信号の線形結合及び合計信号の線形結合の商又は逆の商を形成すること；中心信号及び合計信号と中心信号との線形結合の商又は逆の商を形成すること；合計信号及び合計信号と中心信号の線形結合の商又は逆の商を形成すること；中心信号の冪乗及び合計信号の冪乗の商又は逆の商を形成すること、のうちの１個以上から導出された商信号であり得る。しかしながら、他のオプションが存在する。評価デバイスは、１個以上の商信号を形成するように構成され得る。評価デバイスは更に、少なくとも１個の商信号を評価することによって、少なくとも１個の縦座標を決定するように構成され得る。

評価デバイスは、特に、センサ信号の間の少なくとも１個の既知の関係、判別可能な関係、又は予め定められた関係を使用することによって、初期の距離情報を決定するための結合された信号Ｑと縦座標との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成される。特に、評価デバイスは、センサ信号から導出された商信号と縦座標との間の少なくとも１個の既知の関係、判別可能な関係、又は予め定められた関係を使用することによって、物体の少なくとも１個の座標を決定するように構成される。予め定められた関係は、経験的な関係、半経験的な関係、及び分析的に導出された関係のうちの１個以上であり得る。評価デバイスは、ルックアップリスト又はルックアップテーブルなど、予め定められた関係を記憶するための少なくとも１個のデータ記憶装置を含み得る。

よって、上記で開示された理由に起因して、及び縦座標上の光スポットの特性の依存性に起因して、結合された信号Ｑは典型的には、物体の縦座標の単調関数及び／又は光スポットの直径若しくは等しい直径などの光スポットのサイズの単調関数である。よって、例として、特に線形光学センサが使用されるケースでは、センサ信号ｓ_{ｃｅｎｔｅｒ}及び合計信号ｓ_ｓｕｍの単純な商、Ｑ＝ｓ_{ｃｅｎｔｅｒ}／ｓ_ｓｕｍは、距離の単調に減少する関数であり得る。この理論に縛られることを望むことなく、上記で説明された好ましい設定では、検出器に到達する光の量が減少するので、中心信号ｓ_{ｃｅｎｔｅｒ}及び合計信号ｓ_ｓｕｍの両方が二乗関数として減少すると共に、光源への距離が増加するという事実にこれは起因していると信じられている。しかしながら、そこでは、実験において使用される光学設定では、画像平面内の光スポットが成長し、よって、より大きなエリアにわたって広がるので、中心信号ｓ_{ｃｅｎｔｅｒ}は、合計信号ｓ_ｓｕｍよりも早く減少する。よって、中心信号及び合計信号の商は、マトリクスの光学センサの感光性エリア上の光ビームの直径又は光スポットの直径を増加させると共に連続して減少する。光ビームの総出力が中心信号及び総センサ信号の両方における因子を形成するので、商は更に、典型的には、光ビームの総出力とは独立している。その結果、結合された信号Ｑは、中心信号と合計信号との間の一意な且つ曖昧な関係、及び光ビームのサイズ又は直径を提供する二次的信号を形成し得る。他方で、光ビームのサイズ又は直径が光ビームが検出器に向かってそれから伝播する物体の間の距離に依存し、検出器自体が、すなわち、物体の縦座標に依存するので、一方では中心信号と合計信号との一意な且つ曖昧な関係、他方では縦座標が存在し得る。予め定められた関係は、Ｇａｕｓｓｉａｎ光ビームの線形結合を想定することによって、結合された信号及び／又は中心信号及び合計信号又は物体の縦座標の関数としてその導出された二次的信号を測定する測定などの経験的測定によって、又はその両方によってなど、分析的考慮事項によって決定され得る。

結合された信号Ｑは、様々な手段を使用することによって決定され得る。例として、商信号を導出するためのソフトウェア手段、商信号を導出するためのハードウェア手段、又はその両方が使用され得、評価デバイスにおいて実装され得る。よって、評価デバイスは、例として、少なくとも１個の分割器を含み得、分割器は、商信号を導出するように構成される。分割器は、ソフトウェア分割器又はハードウェア分割器の一方又は両方として完全に又は部分的に具体化され得る。分割器は、センサ素子アンサに完全に若しくは部分的に統合され得、又はセンサ素子とは完全に若しくは部分的に独立して具体化され得る。

ビームプロファイル分析を使用する深度測定は、光源をバイアスすることによる複数の反射を生じさせる環境、又は計算要求を低減させることによる、特に、処理電力を低減させることによる反射測定物体のケースでさえ、信頼できる距離決定を可能にし得る。ビームプロファイル分析は、センサ素子の画像からの深度マップを推定することを可能にし得る。特に、ビームプロファイル分析により決定された距離は、照射特徴ごとの距離推定を提供し得、センサ素子及びプロジェクタの既知の位置、特に、固定位置に対して三角測量方法によって精緻化されることができる。三角測量を使用して精緻化された縦座標を計算するために、いわゆる対応関係問題が解決される必要がある。概して、三角測量を使用する三次元再構築方法は、外部的較正済みシステムを必要とする。外部的較正済みシステムのケースでは、各々の反射特徴は、ビームプロファイル分析の推定された初期の距離情報と共に、参照グリッドポイント、すなわち、参照特徴と合致することができる。したがって、エピポーラ条件が満たされ、ビームプロファイル分析が信頼できる深度推定を得る場合、各々の検出された反射特徴は、対応する参照グリッドポイントに合致することができる。しかしながら、対応関係が誤りであると決定される場合、三角測量に基づいた距離測定は、非常に乏しくなる。ハードウェアに応じて、事前に較正された検出器は、物理的応力又は温度シフトによって退化することがあり、その結果、相対的位置及び回転が時間で変化する。センサ素子及びプロジェクタの相対的位置における変化は、反射画像における変化、並びに参照特徴及び反射特徴の誤って決定された対応関係、よって、誤った距離測定結果を結果としてもたらす。本発明は、検出器の外部的パラメータを決定するための、較正方法、特に、再較正を実行することを提案する。本発明に係る較正方法は、新たな静的較正処理を開始することなく、誤った距離測定値をオンザフライで直接補正することを可能にし得る。特に、較正方法は、いずれのユーザ介入なしになど、自動で実行され得る。用語「自動で」は、本明細書で使用されるように、広義の用語であり、当業者にとってその元の及び習慣的な意味を与えられることになり、特別な又はカスタマイズされた意味に限定されない。この用語は、特に、限定なしに、特に、手動アクション及び／又はユーザによる介入なしに、少なくとも１個のコンピュータ及び／又はコンピュータネットワーク及び／又はマシンの手段によって完全に実行される処理を指し得る。

本明細書で使用されるように、用語「較正」は、広義の用語であり、当業者にとってその元の及び習慣的な意味を与えられることになり、特別な又はカスタマイズされた意味に限定されない。較正という用語は、検出器の少なくとも１個の外部的パラメータを決定し、及び／又は、特に、反射画像内の反射特徴の位置の検出器の測定値に対する補正を決定するための少なくとも１個の処理を指し得る。評価デバイスは、検出器の少なくとも１個の外部的パラメータを決定するように構成され得る。外部的パラメータは、プロジェクタとセンサ素子の座標との間の回転角度、プロジェクタとセンサ素子の座標との間の並進移動成分、開口角、センサ素子の中心、開口、焦点距離、から構成されたグループから選択された少なくとも１個のパラメータを含み得る。

較正方法は、初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することを含む。

本明細書で使用されるように、用語「参照画像」は、反射画像と比較して異なる空間的位置において決定された反射画像とは異なる画像を指す。参照画像は、少なくとも１個の参照特徴を記録すること、少なくとも１個の参照特徴を撮像すること、参照画像を計算すること、のうちの１個以上によって決定される。特に、参照画像は、複数の参照特徴を含む、参照グリッドとしても表される、少なくとも１個の参照パターンを含む。本明細書で使用されるように、用語「参照特徴」は、参照画像の少なくとも１個の特徴を指す。参照画像及び反射画像は、固定された距離を有する異なる空間的位置において決定された物体の画像であり得る。距離は、基線とも呼ばれる、相対的距離であり得る。

例えば、参照画像は、プロジェクタの位置における画像平面における照射パターンの画像などの参照グリッドであり得る。プロジェクタ及びセンサ素子は、固定された距離によって分離され得る。

例えば、検出器は、光学センサのマトリクスを各々が有する少なくとも２個のセンサ素子を含み得る。少なくとも１個の第１のセンサ素子及び少なくとも１個の第２のセンサ素子は、異なる空間的位置に位置付けられ得る。第１のセンサ素子と第２の素子との間の相対的距離は、固定され得る。少なくとも１個の第１のセンサ素子は、少なくとも１個の第１の反射パターン、特に、少なくとも１個の第１の反射特徴を決定するように構成され得、少なくとも１個の第２のセンサ素子は、少なくとも１個の第２の反射パターン、特に、少なくとも１個の第２の反射特徴を決定するように構成され得る。評価デバイスは、反射画像として第１のセンサ素子又は第２のセンサ素子によって決定された少なくとも１個の画像を選択し、参照画像として第１のセンサ素子又は第２のセンサ素子のもう一方によって決定された少なくとも１個の画像を選択するように構成され得る。

評価デバイスは、少なくとも１個の線形スケーリングアルゴリズムを使用することによって、反射特徴のそれぞれ１個を変位領域内の参照特徴のそれぞれ１個と合致させるように構成され得る。ビームプロファイル分析は、可能性の数を低減させることを可能にし得る。

評価デバイスは、少なくとも１個の反射特徴に対応する少なくとも１個の参照画像内の少なくとも１個の参照特徴を決定するように構成され得る。評価デバイスは、画像分析を実行し、反射画像の特徴を識別するように構成され得る。評価デバイスは、選択された反射特徴と本質的に同一の縦座標を有する参照画像内の少なくとも１個の参照特徴を識別するように構成され得る。用語「本質的に同一」は、１０％以内、好ましくは５％以内、最も好ましくは１％以内で同一であることを指す。反射特徴に対応する参照特徴は、エピポーラ幾何学形状を使用して決定され得る。エピポーラ幾何学形状の説明のために、例えば、Ｘ．Ｊｉａｎｇ，Ｈ．Ｂｕｎｋｅの第２章：「Ｄｒｅｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｓ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｅｈｅｎ」，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，１９９７年への参照が行われる。エピポーラ幾何学形状は、参照画像及び反射画像が、固定された距離を有する異なる空間的位置及び／又は空間的方位において決定された物体の画像であり得ることを想定し得る。参照画像及び反射画像は、固定された距離を有する異なる空間的位置において決定された物体の画像であり得る。評価デバイスは、参照画像内のエピポーラ線を決定するように構成され得る。参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、既知であり得る。例えば、参照画像の想定された相対的位置は、先行する較正又は履歴的較正において決定され得、先行する較正又は履歴的較正では、工程ａ）～ｅ）が実行されている。例えば、参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、製造者の値であり得る。例えば、参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、評価デバイスの少なくとも１個の記憶ユニット内に記憶され得る。評価デバイスは、反射画像の選択された反射特徴から延びる直線を決定するように構成され得る。直線は、選択された反射特徴に対応する可能な反射特徴を含み得る。直線及び基線は、エピポーラ平面に及ぶ。参照画像が反射画像から異なる相対的位置において決定されるように、対応する可能な反射特徴は、参照画像内の直線、いわゆるエピポーラ線上で撮像され得る。よって、反射画像の選択された反射特徴に対応する参照画像の参照特徴は、エピポーラ線上にあると想定される。しかしながら、上記で概説されたように、経年化、温度変化、機械的応力などに起因してなど、画像の歪み又は外部的パラメータにおける変化に起因して、エピポーラ線は、相互に交差し得若しくは相互に非常に近くなり得、及び／又は参照特徴と反射特徴との間の対応関係が不明瞭になり得る。

評価デバイスは、反射特徴ごとに、反射特徴の縦方向領域を決定するように構成され得る。縦方向領域は、結合された信号Ｑから決定された反射特徴の初期の距離情報及び誤り間隔±εによって与えられ得る。評価デバイスは、縦方向領域に対応する参照画像内の少なくとも１個の変位領域を決定するように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「変位領域」は、選択された反射特徴に対応する参照特徴が撮像され得る、参照画像内の領域を指す。特に、変位領域は、選択された反射特徴に対応する参照特徴が参照画像内に位置すると予想される、参照画像内の領域であり得る。物体への距離に応じて、反射特徴に対応する参照特徴の画像位置は、反射画像内の反射特徴の画像位置と比較して、参照画像内で変位し得る。変位領域は、１個の参照特徴のみを含み得る。変位領域はまた、１個よりも多い参照特徴を含み得る。

変位領域は、エピポーラ線又はエピポーラ線の区画を含み得る。変位領域は、１個よりも多いエピポーラ線又は１個よりも多いエピポーラ線のより多くの区画を含み得る。変位領域は、エピポーラ線に沿って延び得、エピポーラ線に直交し得、又はその両方である。評価デバイスは、初期の距離情報に対応するエピポーラ線に沿った参照特徴を決定し、誤り間隔±εに対応するエピポーラ線に沿った変位領域又はエピポーラ線に直交する変位領域の程度を決定するように構成され得る。結合された信号Ｑを使用する距離測定の測定不確実性は、測定不確実性が異なる方向に対して異なり得るので、非円形である変位領域を結果としてもたらし得る。特に、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に沿った測定不確実性は、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に対する直交方向における測定不確実性よりも大きくなり得る。変位領域は、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に対する直交方向における程度を含み得る。評価デバイスは、選択された反射特徴を変位領域内の少なくとも１個の参照特徴と合致させるように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「合致させること」は、対応する参照特徴及び反射特徴を決定及び／又は評価することを指す。評価デバイスは、決定された初期の距離情報を考慮して少なくとも１個の評価アルゴリズムを使用することによって、反射画像の選択された特徴を変位領域内の参照特徴と合致させるように構成され得る。評価アルゴリズムは、線形スケーリングアルゴリズムであり得る。評価デバイスは、変位領域に最も近い及び／又は変位領域内のエピポーラ線を決定するように構成され得る。評価デバイスは、反射特徴の画像位置に最も近いエピポーラ線を決定するように構成され得る。エピポーラ線に沿った変位領域の程度は、エピポーラ線に直交する変位領域の程度よりも大きくなり得る。評価デバイスは、対応する参照特徴を決定する前に、エピポーラ線を決定するように構成され得る。評価デバイスは、各々の反射特徴の画像位置の周りの変位領域を決定し得る。評価デバイスは、変位領域に最も近い及び／又は変位領域内の及び／又はエピポーラ線に直交する方向に沿って変位領域に最も近いエピポーラ線を割り当てることによってなど、エピポーラ線を反射特徴の各々の画像位置の各々の変位領域に割り当てるように構成され得る。評価デバイスは、割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられた変位領域内の及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域内の参照特徴を決定することによって、反射特徴の画像位置に対応する参照特徴を決定するように構成され得る。

加えて又は代わりに、評価デバイスは、以下の工程：
－ 各々の反射特徴の画像位置に対する変位領域を決定すること、
－ 変位領域に最も近い及び／又は変位領域内の及び／又はエピポーラ線に直交する方向に沿って変位領域に最も近いエピポーラ線を割り当てることによって、エピポーラ線を各々の反射特徴の変位領域に割り当てること、
－ 割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられた変位領域内の及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域内の参照特徴を割り当てることによって、少なくとも１個の参照特徴を各々の反射特徴に割り当て、及び／又は各々の反射特徴への少なくとも１個の参照特徴を決定すること
を実行するように構成され得る。

加えて又は代わりに、評価デバイスは、反射特徴及び／若しくは参照画像内のエピポーラ線の距離を比較することによって、並びに／又は反射特徴及び／若しくは参照画像内のエピポーラ線のε－重み付け距離など、誤り重み付け距離を比較し、より短い距離及び／又はε－重み付け距離内のエピポーラ線及び／又は参照特徴を参照特徴及び／又は反射特徴に割り当てることによってなど、反射特徴に割り当てられることになる１個よりも多いエピポーラ線及び／又は参照特徴の間で判別するように構成され得る。

検出器、特に、評価デバイスは、結合された信号Ｑを使用して、選択された反射特徴を事前に分類するように構成され得、その結果、１個の参照特徴への曖昧な割り当てが可能である。特に、照射パターンの照射特徴は、参照画像の対応する参照特徴がエピポーラ線上でできるだけ長く相互に相対的距離を有し得るように配列され得る。照射パターンの照射特徴は、少数の参照特徴のみがエピポーラ線上に位置付けられるように配列され得る。

ビームプロファイル分析を使用することは、誤り間隔内の縦座標など、初期の距離情報を推定することを可能にし得る。初期の距離情報に対応する変位領域を決定することによって、対応する誤り間隔は、参照特徴及び反射特徴を著しく合致させるための、エピポーラ線に沿った解決策の可能な数を低減させることを可能にし得る。可能な解決策の数は、１までさえ低減され得る。初期の距離情報の決定は、反射特徴及び参照特徴を合致させる前に、事前評価の間に実行され得る。これは、計算要求を低減させることを可能にし得、その結果、コストを著しく低減させ、モバイルデバイス又はアウトドアデバイスにおける使用を可能にすることが可能である。

較正方法は、合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することを含む。特に、それぞれ合致した参照特徴及び反射特徴を合致させるために使用されるエピポーラ線は、合致した反射特徴及び参照特徴の先述のペアのエピポーラ線として使用され得る。

較正方法は更に、先述のエピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することを含む。本明細書で使用されるように、用語「エピポーラ線距離」は、反射特徴の距離、及び対応するエピポーラ線として表される、合致した参照特徴と合致させるために使用されるエピポーラ線の距離を指し得る。距離は、反射画像の画像座標及び対応するエピポーラ線の画像座標を決定し、画像座標を比較することによって決定され得る。対応するエピポーラ線への最小距離は、エピポーラ線距離として使用され得る。良好な外部的較正のケースでは、エピポーラ線距離は、ゼロに近い。これがまさに、エピポーラ条件である。検出器が脱較正されるケースでは、反射特徴は、参照特徴と合致する見込みがあり得る。しかしながら、誤った対応する参照特徴又は真の対応する参照特徴へのエピポーラ線距離を決定することが常に可能であり得る。合致させる工程では、使用される再構築アルゴリズムは、エピポーラ線距離が許容範囲内にある場合に、反射特徴を参照特徴に合致させ得る。したがって、反射特徴が誤った参照特徴と合致し、ゼロでないエピポーラ線距離を結果としてもたらす可能性があり得る。合致した反射特徴及び参照特徴の誤ったペアが決定される場合、評価デバイスは、工程ｂ）～ｅ）を実行するように構成され得る。較正方法は、結果として生じるエピポーラ線距離を評価することに基づき得る。較正方法は、反射特徴と参照特徴との間の対応関係が正確であり又は誤っている場合の事実とは独立してエピポーラ距離を考慮し得る。エピポーラ距離は、反射特徴が正しくない参照特徴に合致する場合でさえ、提案される較正戦略に対して適切であり得る。

工程ｄ）は、参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数として、エピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することを含む。本明細書で使用されるように、用語「幾何学的パターン」は、エピポーラ線距離の分布を指し得る。エピポーラ線距離は、参照画像の位置（ｘ，ｙ）上の関数ｄ（ｘ，ｙ）として定義され得る。エピポーラ線距離関数ｄは、回転及び／又は並進移動に対する補正を計算するように分析されることができる。脱較正されたシステムのケースでは、関数ｄは、幾何学的パターンを生成し得る。エピポーラ線距離関数のこの幾何学的パターンの形状は、脱較正の度合いを一意に示し得る。関数ｄ（ｘ，ｙ）における反復、峻度、不連続性、及び曲率のような幾何学的パターンは、較正を回復させるために使用されることができる。プロジェクタ及び／又はセンサ素子の回転及び／又は並進移動が変化する場合、この結果は、幾何学的パターンとして関数ｄにおいて観察されることができる。評価デバイスは、ｄ（ｘ，ｙ）を分析し、回転及び／又は並進移動に対する補正を計算するために設計されたアルゴリズムを実行するように構成され得る。評価デバイスは、幾何学的パターンの形状、反復、峻度、不連続性、及び曲率のうちの１個以上を評価することによって、反射画像の補正を決定するように構成され得る。

評価デバイスは、決定された補正に基づいて、反射画像を補正するように構成され得る。上記で概説されたように、反射画像は、少なくとも１個の特徴に関する光学センサの画像の評価並びに／又は回転及び並進移動などの外部的パラメータの変換を指す。反射画像の回転及び／又は並進移動に対する補正は、反射画像の画像位置に適用される少なくとも１個の補正因子であり得る。評価デバイスは、較正された検出器の幾何学的パターンへの予め定義された許容度内で幾何学的パターンが一致するかどうか、又は予め定義された許容度よりも大きく幾何学的パターンが較正の幾何学的パターンから逸脱するかどうかを決定するように構成され得る。決定された補正は、脱較正の度合いに関する情報を与え得る。検出器が既に最適に較正される場合、補正工程は、非常に小さくなり得、補正は、非常に小さい効果をも有し得る。許容度内での一致のケースでは、評価デバイスは、初期の外部的パラメータを維持し得、及び／又は反射画像の補正が破棄され得る。そうでなければ、補正は、反射画像に適用され得る。決定された補正は、回転及び／又は並進移動を補正するために使用され得る。回転及び並進移動は、センサ素子とプロジェクタとの間の空間的コンテキストを記述する。回転及び並進移動は、「反射特徴」と「参照特徴」との間の関係を含み得る。この関係から、三角測量距離情報は、三角測量技術を使用することによって計算されることができる。よって、回転及び／又は並進移動における決定された変化のケースでは、結果として生じる三角測量情報が補正され得る。

評価デバイスは、決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定するように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「三角測量距離」は、三角測量を使用することによって決定された縦座標を指し得る。評価デバイスは、合致した参照特徴及び反射特徴の変位を決定するように構成され得る。本明細書で使用されるように、用語「変位」は、参照画像内の位置と反射画像内の位置との間の差を指し得る。評価デバイスは、縦座標と変位との間の予め定められた関係を使用して、合致した参照特徴の三角測量距離を決定するように構成され得る。評価デバイスは、三角測量距離情報を決定する間に、較正方法をオンザフライで実行するように構成される。

上記で概説されたように、検出器は、物体全体の縦座標又はその１個以上の部分の縦座標を決定するオプションを含む、物体の少なくとも１個の縦座標を決定するように構成され得る。しかしながら、加えて、１個以上の横座標及び／又は回転座標を含む、物体の他の座標は、検出器によって、特に、評価デバイスによって決定され得る。よって、例として、物体の少なくとも１個の横座標を決定するための１個以上の横方向センサが使用され得る。概して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示された横方向センサ及び／又は四象限ダイオード、ＣＣＤチップ、若しくはＣＭＯＳチップなどの他の位置敏感デバイス（ＰＳＤ）など、様々な横方向センサが本分野において既知である。加えて又は代わりに、例として、本発明に係る検出器は、Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ（Ｅｄ．）：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－Ｖｅｒｌａｇ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，２０１０年，３４６－３４９ページに開示された１個以上のＰＳＤを含み得る。他の実施形態が実現可能である。それらのデバイスも概して、本発明に係る検出器に実装され得る。例として、光ビームの一部は、少なくとも１個のビーム分割素子によって、検出器内で分離され得る。分離部分は、例として、ＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップ又はカメラセンサなどの横方向センサに向かってガイドされ得、横方向センサ上で分離部分によって生成された光スポットの横方向位置が決定され得、それによって、物体の少なくとも１個の横座標を決定する。その結果、本発明に係る検出器は、単純な距離測定デバイスなどの一次元検出器であり得るか、又は二次元検出器として、若しくは三次元検出器としてでさえ具体化され得るかのいずれかである。更に、上記で概説されたように又は以下で更に詳細に概説されるように、一次元形式においてシーナリ又は環境をスキャンすることによって、三次元画像も作成され得る。その結果、本発明に係る検出器は、特に、一次元検出器、二次元検出器、又は三次元検出器の１個であり得る。評価デバイスは更に、物体の少なくとも１個の横座標ｘ，ｙを決定するように構成され得る。評価デバイスは、縦座標の情報及び横座標の情報を結合し、空間内の物体の位置を決定するように構成され得る。

更なる態様では、本発明は、上記で開示されたような、又は以下で更に詳細に開示されるような検出器を参照した実施形態のうちの１個以上に係るなど、本発明に係る少なくとも１個の検出器を較正する方法を開示する。方法は、以下の方法工程を含み、方法工程は、所与の順序において実行され得、又は異なる順序において実行され得る。更に、表記されていない１個以上の追加の方法工程が存在し得る。更に、方法工程の１個の、方法工程のうちの２個以上、更には方法工程の全てが繰り返して実行され得る。

方法は、以下の工程：
ｉ）初期の距離情報を、
－ 検出器の少なくとも１個のプロジェクタによって生成された少なくとも１個の照射パターンにより物体を照射することであって、照射パターンは、複数の照射特徴を含む、こと、
－ 照射に応答して、光学センサのマトリクスを有するセンサ素子の光学センサの感光性エリア上で衝突する反射光ビームごとに、少なくとも１個のセンサ信号を生成すること、
－ 複数の反射特徴を含むセンサ素子を使用することによって、少なくとも１個の反射画像を決定することであって、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、こと、
－ 少なくとも１個の評価デバイスを使用することによって、センサ信号を評価し、それによって、結合された信号Ｑを決定し、反射特徴の初期の距離情報を反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定することであって、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含む、こと
によって決定することと、
ｉｉ）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
ｉｉｉ）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
ｉｖ）前記エピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
ｖ）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
ｖｉ）幾何学的パターンに応じて、反射画像の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定することと、
を含む。

方法は、決定された補正に基づいて反射画像を補正することを含み得る。方法は更に、決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定することを含み得る。

詳細、オプション、及び定義のために、上記で議論されたような検出器への参照が行われ得る。よって、特に、上記で概説されたように、方法は、上記で与えられ、又は以下で更に詳細に与えられる実施形態のうちの１個以上に係るなど、本発明に係る検出器を使用することを含み得る。

本発明の更なる態様では、：トラフィック技術における位置測定；エンタテインメント用途；セキュリティ用途；監視用途；安全性用途；ヒューマン－マシンインタフェース用途；追跡用途；フォトグラフィ用途；撮像用途又はカメラ用途；少なくとも１個の空間のマップを生成するためのマッピング用途；車両に対するホーミング又は追跡ビーコン検出器；アウトドア用途；モバイル用途；通信用途；マシンビジョン用途；ロボット用途；品質制御用途；製造用途、から構成されたグループから選択された、上記で与えられ、又は以下で更に詳細に与えられる実施形態のうちの１個以上に係るなど、本発明に係る検出器を使用する方法は、使用の目的のために提案される。本発明の検出器及びデバイスの更なる使用に関して、参照によってその内容が含まれる、ＷＯ２０１８／０９１６４９Ａ１、ＷＯ２０１８／０９１６３８Ａ１、及びＷＯ２０１８／０９１６４０Ａ１への参照が行われる。

更なる態様では、コンピュータ又はコンピュータネットワーク上で実行されるとき、本発明に係る少なくとも１個の検出器を較正する方法を完全に又は部分的にコンピュータ又はコンピュータネットワークに実行させるコンピュータプログラムが提案され、コンピュータプログラムは、本発明に係る少なくとも１個の検出器を較正する方法の少なくとも工程ｉ）～ｖｉ）を実行（ｐｅｒｆｏｒｍ）及び／又は実行（ｅｘｅｃｕｔｅ）するように構成される。同様に、プログラムがコンピュータ又はコンピュータネットワークによって実行されるとき、上記で開示された実施形態のいずれか１個及び／又は以下で更に詳細に開示される実施形態のいずれか１個に係るなど、本発明に係る方法をコンピュータ又はコンピュータネットワークに実行させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体が開示される。本明細書で使用されるように、用語「コンピュータ可読記憶媒体」は特に、コンピュータ実行可能命令を記憶したハードウェア記憶媒体など、非一時的データ記憶手段を指し得る。コンピュータ可読データキャリア又は記憶媒体は特に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）などの記憶媒体であり得又は記憶媒体を含み得る。

よって、特に、方法工程の１個、方法工程のうちの２個以上、又は方法工程の全てさえ、コンピュータ又はコンピュータネットワークを使用することによって、好ましくは、コンピュータプログラムを使用することによって実行され得る。

本明細書で更に開示及び提案されるのは、プログラムがコンピュータ又はコンピュータネットワーク上で実行されるとき、本明細書に含まれる実施形態のうちの１個以上において本発明に係る方法を実行するための、プログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品である。特に、プログラムコード手段は、コンピュータ可読データキャリア及び／又はコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。

本明細書で更に開示及び提案されるのは、コンピュータ又はコンピュータネットワークのワーキングメモリ又はメインメモリなどに、コンピュータ又はコンピュータネットワークにロードされた後、本明細書で開示される実施形態のうちの１個以上に係る方法を実行し得る、そこに記憶されたデータ構造を有するデータキャリアである。

本明細書で更に開示及び提案されるのは、１個以上のプロセッサによって実行されるとき、本明細書で開示される実施形態のうちの１個以上に係る方法を１個以上のプロセッサに実行させる命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体である。

本明細書で更に開示及び提案されるのは、プログラムがコンピュータ又はコンピュータネットワーク上で実行されるとき、本明細書で開示される実施形態のうちの１個以上に係る方法を実行するための、機械可読キャリアに記憶されたプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品である。本明細書で使用されるように、コンピュータプログラム製品は、取引可能製品としてのプログラムを指す。製品は概して、紙のフォーマットで、又はコンピュータ可読データキャリア及び／若しくはコンピュータ可読記憶媒体上でなど、任意のフォーマットで存在し得る。特に、コンピュータプログラム製品は、データネットワークを通じて頒布され得る。

更に、本明細書で開示及び提案されるのは、本明細書で開示される実施形態のうちの１個以上に係る方法を実行するための、コンピュータシステム又はコンピュータネットワークによって読み取り可能な命令を包含する変調データ信号である。

特に、本明細書で更に開示されるのは、
－ 少なくとも１個のプロセッサを含むコンピュータ又はコンピュータネットワークであって、プロセッサは、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するように適合される、コンピュータ又はコンピュータネットワークと、
－ データ構造がコンピュータ上で実行される間、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するように適合されたコンピュータロード可能データ構造と、
－ コンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムは、プログラムがコンピュータ上で実行される間、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するように適合される、コンピュータプログラムと、
－ コンピュータプログラムがコンピュータ又はコンピュータネットワーク上で実行される間、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するためのプログラム手段を含むコンピュータプログラムと、
－ 先述の実施形態に係るプログラム手段を含むコンピュータプログラムであって、プログラム手段は、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶される、コンピュータプログラムと、
－ 記憶媒体であって、データ構造が記憶媒体に記憶され、データ構造は、コンピュータ又はコンピュータネットワークのメイン記憶装置及び／又はワーキング記憶装置にロードされた後、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するように適合される、記憶媒体と、
－ プログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品であって、プログラムコード手段は、プログラムコード手段がコンピュータ又はコンピュータネットワーク上で実行される場合、本説明において説明される実施形態の１個に係る方法を実行するために、記憶媒体に記憶されることができ又は記憶される、コンピュータプログラム製品と、
である。

本明細書で使用されるように、用語「を有する（ｈａｖｅ）」、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、若しくは「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、又はいずれかの任意の文法的なその変形は、非排他的に使用される。よって、それらの用語は、それらの用語によって導入される特徴に加え、このコンテキストにおいて説明されるエンティティに更なる特徴が存在しない状況、及び１個以上の更なる特徴が存在する状況の両方を指し得る。例として、表現「ＡがＢを有する（Ａ ｈａｓ Ｂ）」、「ＡがＢを含む（Ａ ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ Ｂ）」、「ＡがＢを含む（Ａ ｉｎｃｌｕｄｅｓ Ｂ）」は、Ｂに加え、Ａに他の要素が存在しない（すなわち、Ａが唯一且つ排他的にＢを構成する）状況、及びＢに加え、要素Ｃ、要素Ｃ及びＤ、又は更なる要素など、１個以上の更なる要素がエンティティＡに存在する状況の両方を指し得る。

更に、用語「少なくとも１個の（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」、「１個以上の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」、又は特徴若しくは要素が１回若しくは２回以上存在し得ることを示す類似の表現は、典型的にはそれぞれの特徴又は要素を導入するときに１回のみ使用されることを留意されるべきである。ほとんどのケースでは、それぞれの特徴又は要素を参照するとき、それぞれの特徴又は要素が１回又は２回以上存在し得るという事実に関わらず、表現「少なくとも１個の」又は「１個以上の」は繰り返されない。

更に、以下で使用されるように、用語「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「より好ましくは（ｍｏｒｅ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「具体的に（ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ）」、「より具体的に（ｍｏｒｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ）」、「特に（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ）」、「より特に（ｍｏｒｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ）」、又は類似の用語は、代替的な可能性を制限することなく、任意の特徴と共に使用される。よって、それらの用語によって導入される特徴は、任意の特徴であり、請求項の範囲を限定することを何ら意図していない。本発明は、当業者が認識するように、代替的な特徴を使用することによって実行され得る。同様に、「本発明の実施形態において（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」導入される特徴又は類似の表現は、本発明の代替的な実施形態に関するいずれの限定なしに、本発明の範囲に関するいずれの限定なしに、及びそのような方法において導入される特徴を本発明の他の任意の特徴又は任意でない特徴と組み合わせる可能性に関するいずれの限定なしに、任意選択の特徴であると意図される。

全体的に、本発明のコンテキストでは、以下の実施形態が好ましいと見なされる：

実施形態１
少なくとも１個の物体の位置を決定する検出器であって、
－ 少なくとも１個の照射パターンにより物体を照射するための少なくとも１個のプロジェクタであって、照射パターンは、複数の照射特徴を含む、少なくとも１個のプロジェクタと、
－ 光学センサのマトリクスを有する少なくとも１個のセンサ素子であって、光学センサは各々、感光性エリアを有し、各々の光学センサは、物体から検出器に伝播する反射光ビームによって、そのそれぞれの感光性エリアの照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、センサ素子は、複数の反射特徴を含む少なくとも１個の反射画像を決定するように構成され、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、少なくとも１個のセンサ素子と、
－ 反射特徴の初期の距離情報を反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定するように構成された少なくとも１個の評価デバイスであって、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含み、評価デバイスは、
ａ）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
ｂ）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
ｃ）前記エピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
ｄ）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
ｅ）幾何学的パターンに応じて、反射画像の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定すること、
を含む較正方法を実行するように構成される、評価デバイスと、
を備えた、検出器。

実施形態２
評価デバイスは、決定された補正に基づいて、反射画像を補正するように構成される、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態３
評価デバイスは、決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定するように構成される、先述の実施形態のいずれか１つに記載の検出器。

実施形態４
評価デバイスは、三角測量距離情報を決定する間に、較正方法をオンザフライで実行するように構成される、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態５
評価デバイスは、検出器の少なくとも１個の外部的パラメータを決定するように構成され、外部的パラメータは、プロジェクタとセンサ素子の座標との間の回転角度、プロジェクタとセンサ素子の座標との間の並進移動成分、開口角、センサ素子の中心、開口、焦点距離、から構成されたグループから選択された少なくとも１個のパラメータを含む、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態６
評価デバイスは、合致した反射特徴及び参照特徴の誤ったペアも決定される場合、工程ｂ）～ｅ）を実行するように構成される、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態７
評価デバイスは、幾何学的パターンの形状、反復、峻度、不連続性、及び曲率のうちの１個以上を評価することによって、反射画像の補正を決定するように構成される、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態８
照射パターンは、少なくとも１個の周期的な正規ポイントパターン、少なくとも１個の六角形パターン、少なくとも１個の矩形パターンから構成されたグループから選択された少なくとも１個の周期的な正規パターンを含む、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態９
評価デバイスは、センサ信号を分割すること、センサ信号の倍数を分割すること、センサ信号の線形結合を分割すること、のうちの１個以上によって、結合された信号Ｑを導出するように構成され、評価デバイスは、初期の距離情報を決定するための、結合された信号Ｑと縦座標との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成される、先述の実施形態のいずれか１つに記載の検出器。

実施形態１０
評価デバイスは、反射画像の画像分析を実行し、それによって、反射画像の反射特徴を識別するように構成される、先述の実施形態のいずれか１つに記載の検出器。

実施形態１１
評価デバイスは、反射特徴ごとに、反射特徴の縦方向領域を決定するように構成され、縦方向領域は、結合された信号Ｑから決定された反射特徴の初期の距離情報及び誤り間隔±εによって与えられ、評価デバイスは、縦方向領域に対応する参照画像内の少なくとも１個の変位領域を決定するように構成される、先述の実施形態のいずれか１つに記載の検出器。

実施形態１２
評価デバイスは、少なくとも１個の線形スケーリングアルゴリズムを使用することによって、反射特徴のそれぞれ１個を変位領域内の参照特徴のそれぞれ１個と合致させるように構成される、先述の実施形態に記載の検出器。

実施形態１３
先述の実施形態のいずれか１個に記載の少なくとも１個の検出器を較正する方法であって、方法は、以下の工程、
ｖｉｉ）初期の距離情報を、
－ 検出器の少なくとも１個のプロジェクタによって生成された少なくとも１個の照射パターンにより物体を照射することであって、照射パターンは、複数の照射特徴を含む、こと、
－ 照射に応答して、光学センサのマトリクスを有するセンサ素子の光学センサの感光性エリア上で衝突する反射光ビームごとに、少なくとも１個のセンサ信号を生成すること、
－ 複数の反射特徴を含むセンサ素子を使用することによって、少なくとも１個の反射画像を決定することであって、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、こと、
－ 少なくとも１個の評価デバイスを使用することによって、センサ信号を評価し、それによって、結合された信号Ｑを決定し、反射特徴の初期の距離情報を反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定することであって、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含む、こと
によって決定することと、
ｖｉｉｉ）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
ｉｘ）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
ｘ）前記エピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
ｘｉ）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
ｘｉｉ）幾何学的パターンに応じて、反射画像の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定することと、
を含む、方法。

実施形態１４
決定された補正に基づいて反射画像を補正し、決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定することを含む、先述の実施形態に記載の方法。

実施形態１５
トラフィック技術における位置測定、エンタテインメント用途、セキュリティ用途、監視用途、安全性用途、ヒューマン－マシンインタフェース用途、物流用途、追跡用途、アウトドア用途、モバイル用途、通信用途、フォトグラフィ用途、マシンビジョン用途、ロボット用途、品質制御用途、製造用途、から構成されたグループから選択された、使用の目的のための、検出器を参照して先述の実施形態のいずれか１個に記載の検出器を使用する方法。

本発明の更なる任意選択の詳細及び特徴は、従属項と共に以下にある好ましい例示的な実施形態の説明から明白である。このコンテキストでは、特定の特徴は、分離した形式で又は他の特徴との組み合わせで実装され得る。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図面において概略的に示される。個々の図面内の同一の参照符号は、同一の要素若しくは同一の機能を有する素子、又はそれらの機能に関して相互に対応する素子を指す。

本発明に係る検出器の実施形態を示す。 参照パターンに合致した、較正された検出器の反射パターンを示す。 参照パターンに合致した、脱較正された検出器（回転した）の反射パターンの実施形態を示す。 参照パターンに合致した、脱較正された検出器（回転した）の反射パターンの実施形態を示す。 反射パターン及び合致した参照パターンと、評価されたエピポーラ線距離関数ｄ（ｘ，ｙ）との更なる実施形態を示す。 本発明に係る少なくとも１個の検出器を較正する方法の実施形態の例示的なフローチャートを示す。

図１は、本発明に係る、少なくとも１個の物体１１２の位置を決定する検出器１１０の実施形態を高度に概略的な形式において示す。検出器１１０は、光学センサ１１８のマトリクス１１６を有する少なくとも１個のセンサ素子１１４を含む。光学センサ１１８は各々、感光性エリア１２０を有する。

センサ素子１１４は、ユニタリ、単一のデバイスとして、又は数個のデバイスの組み合わせとして形成され得る。マトリクス１１６は特に、１個以上の行及び１個以上の列を有する矩形マトリクスであり得、又はそのような矩形マトリクスを含み得る。行及び列は特に、矩形形式において配列され得る。しかしながら、非矩形配列などの他の配列も実現可能である。例として、円形配列も実現可能であり、円形配列では、素子が中心ポイントの周りで同心円又は楕円内で配列される。例えば、マトリクス１１６は、画素の単一の行であり得る。他の配列が実現可能である。

マトリクス１１６の光学センサ１１８は特に、サイズ、感度及び他の光学的特性、電気的特性、及び機械的特性のうちの１個以上において等しくあり得る。マトリクス１１６の全ての光学センサ１１８の感光性エリア１２０は特に、共通平面に位置し得、共通平面は好ましくは物体１１２に面し、その結果、物体から検出器１１０に伝播する光ビームは、共通平面上で光スポットを生成し得る。感光性エリア１２０は特に、それぞれの光学センサ１１８の表面上に位置し得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。

光学センサ１１８は、例えば、少なくとも１個のＣＣＤデバイス及び／又はＣＭＯＳデバイスを含み得る。例として、光学センサ１１８は、ピクセル化光学デバイスの一部であり得又はピクセル化光学デバイスを構成し得る。例として、光学センサは、各々の画素が感光性エリア１２０を形成する、画素のマトリクスを有する少なくとも１個のＣＣＤデバイス及び／又はＣＭＯＳデバイスの一部であり得又はそれらを構成し得る。好ましくは、検出器は、光学センサ１１８がフレーム又は撮像フレームとして表される、或る期間内に同時に露出されるように構成される。例えば、光学センサ１１８は、少なくとも１個のグローバルシャッタＣＭＯＳの一部であり得又は少なくとも１個のグローバルシャッタＣＭＯＳを構成し得る。

光学センサ１１８は特に、フォトディテクタ、好ましくは無機フォトディテクタ、より好ましくは無機半導体フォトディテクタ、最も好ましくはシリコンフォトディテクタであり得又はそれらを含み得る。特に、光学センサ１１８は、赤外線スペクトル範囲内で感度が高くなり得る。マトリクス１１６の光学センサ１１８の全て又はマトリクス１１６の光学センサ１１８の少なくともグループは特に、同一であり得る。マトリクス１１６の同一の光学センサ１１８のグループは特に、異なるスペクトル範囲に対して提供され得、又は全ての光学センサは、スペクトル感度に関して同一であり得る。更に、光学センサ１１８は、サイズにおいて、及び／又はそれらの電子的特性若しくは光学電子的特性に関して同一であり得る。マトリクス１１６は、独立した光学センサ１１８から構成され得る。よって、マトリクス１１６は、無機フォトダイオードから構成され得る。代わりに、しかしながら、ＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器の１個以上など、商業的に利用可能なマトリクスが使用され得る。

光学センサ１１８は、上記で言及されたマトリクスなど、センサアレイを形成し得又はセンサアレイの一部であり得る。よって、例として、検出器１１０は、ｍ個の行及びｎ個の列を有する矩形アレイなど、光学センサ１１８のアレイを含み得、ｍ、ｎは独立して、正の整数である。好ましくは、１個よりも多い列及び１個よりも多い行が与えられ、すなわち、ｎ＞１、ｍ＞１である。よって、例として、ｎは、２～１６以上であり得、又はｍは、２～１６以上であり得る。好ましくは、行の数及び列の数の比率は、１に近い。例として、ｎ及びｍは、ｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９、又は類似のものを選ぶことによってなど、０．３≦ｍ／ｎ≦３であるように選択され得る。例として、アレイは、ｍ＝２、ｎ＝２又はｍ＝３、ｎ＝３又は同様のものを選ぶことによってなど、等しい数の行及び列を有する正方形アレイであり得る。

マトリクス１１６は特に、少なくとも１個の行、好ましくは複数の行、及び複数の列を有する矩形マトリクスであり得る。例として、行及び列は、本質的に垂直に方位付けられ得る。広範囲のビューを提供するために、マトリクス１１６は特に、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５０行、より好ましくは少なくとも１００行を有し得る。同様に、マトリクスは、少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５０列、より好ましくは少なくとも１００列を有し得る。マトリクス１１６は、少なくとも５０個の光学センサ１１８、好ましくは少なくとも１００個の光学センサ１１８、より好ましくは少なくとも５００個の光学センサ１１８を含み得る。マトリクス１１６は、マルチメガの画素範囲内でいくつかの画素を含み得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。

検出器１１０は更に、少なくとも１個の照射パターン１２４により物体１１２を照射するためのプロジェクタ１２２を含み得る。プロジェクタ１２２は、特に、少なくとも１個の光ビームを生成するための少なくとも１個のレーザ源１２６を含む。プロジェクタ１２２は、特に、レーザ源１２６の光ビームから照射パターン１２４を生成及び／又は形成するための、少なくとも１個の回折光学素子１２８を含む。プロジェクタ１２２は、プロジェクタ１２２から、特に、プロジェクタ１２２の筐体の少なくとも１個の開口部１３０から物体１１２に向かって照射パターン１２４が伝播するように構成され得る。プロジェクタ１２２は、ポイントクラウドを生成及び／又は投影するように構成され得、例えば、プロジェクタ１２２は、少なくとも１個のデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ、少なくとも１個のＬＣｏＳプロジェクタ、少なくとも１個のレーザ源、少なくとも１個のレーザ源のアレイ；少なくとも１個の発光ダイオード；少なくとも１個の発光ダイオードのアレイを含み得る。レーザ源１２６は、集束光学系１３４を含み得る。プロジェクタ１２２は、複数のレーザ源１２６を含み得る。加えて、追加の照射パターンは、少なくとも１個の周囲光源によって生成され得る。

プロジェクタ１２２は、少なくとも１個の制御ユニット１３６を含み得る。制御ユニット１３６は、レーザ源１２６を制御するように構成され得る。制御ユニット１３６は、少なくとも１個の処理デバイス、特に、少なくとも１個のプロセッサ及び／又は少なくとも１個の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。制御ユニット１３６は、レーザ源１２６の制御を実行するように構成された、１個以上のコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１個以上のプログラム可能デバイスを含み得る。制御ユニット１３６は、いくつかのコンピュータコマンドを含む、そこに記憶されたソフトウェアコードを有する少なくとも１個の処理デバイスを含み得る。制御ユニット１３６は、レーザ源１２６を制御することを実行するための１個以上のハードウェア素子を提供し得、及び／又はレーザ源の制御を実行するための、そこで稼働するソフトウェアを有する１個以上のプロセッサに提供し得る。制御ユニット１３６は、レーザ源を制御するための少なくとも１個の電子信号を発行及び／又は生成するように構成され得る。制御ユニット１３６は、レーザ源１２６を制御するための、１個以上の無線及び／若しくは有線インタフェース、並びに／又は他のタイプの制御接続を有し得る。制御ユニット１３６及びレーザ源は、１個以上のコネクタによって、及び／又は１個以上のインタフェースによって相互接続され得る。

照射パターン１２４は、複数の照射特徴１２５を含む。照射パターン１２４は、少なくとも１個の周期的な正規ポイントパターン；少なくとも１個の六角形パターン；少なくとも１個の矩形パターン、から構成されたグループから選択された少なくとも１個の周期的な正規パターンを含み得る。

例えば、図１のプロジェクタ１２２は、レーザビームとも表される、少なくとも１個の光ビームを生成するために構成された、単一の光源、特に、単一のレーザ源１２６を含み得る。プロジェクタ１２２は、パターン化された照射特徴を含む照射パターン１２４を生成するための単一のレーザ源によって生成されたレーザビームを回折及び複製するための、少なくとも１個の転送デバイス、特にＤＯＥ １２８を含み得る。回折光学素子１２８は、ビーム形成及び／又はビーム分割のために構成され得る。

例えば、プロジェクタ１２２は、光ビームのクラスタを生成するための構成された或るパターンに従って、密にパックされた光源、特に、レーザ源１２６の少なくとも１個のアレイを含み得る。レーザ源１２６の密度は、個々の光源の筐体の伸長及び光ビームの識別性に依存し得る。プロジェクタ１２２は、パターン化された照射特徴を含む照射パターン１２４を生成するための光ビームのクラスタを回折及び複製するための、少なくとも１個の転送デバイス、特に、ＤＯＥ １２８を含み得る。

各々の光学センサ１１８は、物体１１２から検出器１１０に伝播する反射光ビームによってそのそれぞれの感光性エリア１２０の照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される。更に、センサ素子１１４は、少なくとも１個の反射パターン１３８を含む少なくとも１個の反射画像１４２を決定するように構成される。反射画像１４２は、反射特徴としてのポイントを含み得る。それらのポイントは、物体１１２から生じる反射光ビームから結果として生じる。センサ素子１１４は、反射パターン１３８を決定するように構成され得る。反射パターン１３８は、照射パターン１２４の少なくとも１個の照射特徴１２５に対応する少なくとも１個の特徴を含み得る。反射パターン１３８は、照射パターン１２４と比較して、少なくとも１個の歪みパターンを含み得、歪みは、物体１１２の表面特性など、物体１１２の距離に依存する。

検出器１１０は、少なくとも１個の転送デバイス１４０を含み得、少なくとも１個の転送デバイス１４０は、少なくとも１個のレンズ、例えば、少なくとも１個の焦点調整可能レンズ、少なくとも１個の非球面レンズ、少なくとも１個の球面レンズ、少なくとも１個のＦｒｅｓｎｅｌレンズから構成されたグループから選択された少なくとも１個のレンズ；少なくとも１個の回折光学素子；少なくとも１個の凹面ミラー；少なくとも１個のビーム偏向素子、好ましくは少なくとも１個のミラー；少なくとも１個のビーム分割素子、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーのうちの少なくとも１個；少なくとも１個のマルチレンズシステム、のうちの１個以上を含み得る。特に、転送デバイス１４０は、画像平面内の少なくとも１個の物体ポイントの焦点を当てるように構成された少なくとも１個のコリメーティングレンズを含み得る。

検出器１１０は、少なくとも１個の評価デバイス１４４を含む。評価デバイス１４４は、反射画像１４２の少なくとも１個の反射特徴を選択するように構成され得る。評価デバイス１４４は、反射パターン１３８の少なくとも１個の特徴を選択し、上記で説明されたように、センサ信号からの結合された信号Ｑを評価することによって、初期の距離情報、すなわち、反射パターンの選択された特徴の縦座標を決定するように構成され得る。よって、検出器１１０は、反射画像１４２の少なくとも１個の反射特徴を事前に分類するように構成され得る。

評価デバイス１４４は、反射特徴を識別するために、少なくとも１個の画像分析及び／又は画像処理を実行するように構成され得る。画像分析及び／又は画像処理は、少なくとも１個の特徴検出アルゴリズムを使用し得る。画像分析及び／又は画像処理は、以下のもの：フィルタリング；少なくとも１個の関心の領域の選択；センサ信号によって作成された画像と少なくとも１個のオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって作成された画像を反転させることによるセンサ信号の反転；異なる時にセンサ信号によって作成された画像の間の差分画像の形成；背景補正；色チャネルへの分解；色調への分解；飽和；及び明度チャネル；周波数分解；特異値分解；Ｃａｎｎｙエッジ検出器の適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＬａｐｌａｃｉａｎの適用；ＧａｕｓｓｉａｎフィルタのＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅの適用；Ｓｏｂｅｌオペレータの適用；Ｌａｐｌａｃｅオペレータの適用；Ｓｃｈａｒｒオペレータの適用；Ｐｒｅｗｉｔｔオペレータの適用；Ｒｏｂｅｒｔｓオペレータの適用；Ｋｉｒｓｃｈオペレータの適用；ハイパスフィルタの適用；ロウパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；Ｒａｄｏｎ変換の適用；Ｈｏｕｇｈ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値化；バイナリ画像の作成、のうちの１個以上を含み得る。関心の領域は、ユーザによって手動で決定され得、又は光学センサ１１８によって生成された画像内の物体を認識することによってなどで自動で決定され得る。

評価デバイス１４４は、センサ信号からの結合された信号Ｑを評価することによって、初期の距離情報、すなわち、反射画像１４２の選択された反射特徴の少なくとも１個の縦座標ｚを決定するように構成される。評価デバイス１４４は、センサ信号を分割すること、センサ信号の倍数を分割すること、センサ信号の線形結合を分割することのうちの１個以上によって、結合された信号Ｑを導出するように構成され得る。評価デバイス１４４は、縦方向領域を決定するための結合された信号Ｑと縦方向領域との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成され得る。例えば、評価デバイス１４４は、

によって結合された信号Ｑを導出するように構成され得、ｘ及びｙは、横座標であり、Ａ１及びＡ２は、センサ位置における反射光ビームの少なくとも１個のビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ_ｏ）は、物体距離ｚ_ｏを仮定したビームプロファイルを表す。エリアＡ１及びエリアＡ２は異なり得る。特に、Ａ１及びＡ２は、一致しない。よって、Ａ１及びＡ２は、形状又はコンテンツのうちの１個以上において異なり得る。ビームプロファイルは、光ビームの横断強度プロファイルであり得る。ビームプロファイルは、光ビームの断面であり得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイル、及びＧａｕｓｓｉａｎビームプロファイルの線形結合から構成されたグループから選択され得る。概して、ビームプロファイルは、輝度Ｌ（ｚ_ｏ）及びビーム形状Ｓ（ｘ，ｙ；ｚ_ｏ）、Ｅ（ｘ，ｙ；ｚ_ｏ）＝Ｌ・Ｓに依存する。よって、結合された信号を導出することによって、輝度とは独立した縦座標を決定することを可能にし得る。加えて、結合された信号を使用することは、物体サイズとは独立した距離ｚ_ｏの決定を可能にする。よって、結合された信号は、物体の材料特性及び／又は反射特性及び／又は散乱特性とは独立し、製造の正確さ、熱、水、埃、又はレンズに対する損傷などによるなど光源の改変とは独立した距離ｚ_ｏの決定を可能にする。

センサ信号の各々は、光ビームのビームプロファイルの少なくとも１個のエリアの少なくとも１個の情報を含み得る。感光性エリア１２０は、第１のセンサ信号がビームプロファイルの第１のエリアの情報を含み、第２のセンサ信号がビームプロファイルの第２のエリアの情報を含むように配列され得る。ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアは、隣接する領域又は重なる領域の１個又は両方であり得る。ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアは、エリアにおいて一致し得ない。

評価デバイス１４４は、ビームプロファイルの第１のエリア及びビームプロファイルの第２のエリアを決定及び／又は選択するように構成され得る。ビームプロファイルの第１のエリアは、ビームプロファイルのエッジ情報を本質的に含み得、ビームプロファイルの第２のエリアは、ビームプロファイルの中心情報を本質的に含み得る。ビームプロファイルは、中心、すなわち、ビームプロファイルの最大値及び／又はビームプロファイルのプラトーの中心ポイント及び／又は光スポットの幾何学的中心と、中心から延びる立ち下がりエッジとを有し得る。第２の領域は、断面の内部領域を含み得、第１の領域は、断面の外部領域を含み得る。好ましくは、中心情報は、１０％未満のエッジ情報、より好ましくは５％未満のエッジ情報の比率を有し、最も好ましくは、中心情報は、エッジコンテンツを含まない。エッジ情報は、特に、中心及びエッジ領域からのビームプロファイル全体の情報を含み得る。エッジ情報は、１０％未満の中心情報、好ましくは５％未満の中心情報の比率を有し、より好ましくは、エッジ情報は、中心コンテンツを含まない。ビームプロファイルの少なくとも１個のエリアは、それが中心に近く又は中心の周りにあり、中心情報を本質的に含む場合、ビームプロファイルの第２のエリアとして決定及び／又は選択され得る。ビームプロファイルの少なくとも１個のエリアは、それが断面の立ち下がりエッジの少なくとも一部を含む場合、ビームプロファイルの第１のエリアとして決定及び／又は選択され得る。例えば、断面のエリア全体は、第１の領域として決定され得る。ビームプロファイルの第１のエリアは、エリアＡ２であり得、ビームプロファイルの第２のエリアは、エリアＡ１であり得る。同様に、中心信号及びエッジ信号も、ビームプロファイルの円形区画などのビームプロファイルの区画を使用することによって決定され得る。例えば、ビームプロファイルは、ビームプロファイルの中心を通らないセカント又はコードによって２個の区画に分割され得る。よって、１個の区画は、エッジ情報を本質的に包含すると共に、他の区画は、中心情報を本質的に包含する。例えば、中心信号においてエッジ情報の量を更に削減するために、エッジ信号は更に、中心信号から差し引かれ得る。

エッジ情報は、ビームプロファイの第１のエリア内のいくつかの光子に関連する情報を含み得、中心情報は、ビームプロファイルの第２のエリア内のいくつかの光子に関連する情報を含み得る。評価デバイス１４４は、ビームプロファイルのエリア積分を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、第１のエリアを積分及び／又は合計することによって、エッジ情報を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、第２のエリアを積分及び／又は合計することによって、中心情報を決定するように構成され得る。例えば、ビームプロファイルは、台形ビームプロファイルであり得、評価デバイスは、台形の積分を決定するように構成され得る。更に、台形ビームプロファイルが想定され得るとき、エッジ及び中心信号の決定は、エッジの勾配及び位置並びに中心プラトーの高さの決定など、台形ビームプロファイルの特性を利用し、幾何学的な考慮事項によるエッジ及び中心信号を導出する同等の評価と置き換えられ得る。

評価デバイス１４４は、結合された信号と縦座標との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成され得る。予め定められた関係は、経験的な関係、半経験的な関係、及び分析的に導出された関係のうちの１個以上であり得る。評価デバイス１４４は、ルックアップリスト又はルックアップテーブルなど、予め定められた関係を記憶するための少なくとも１個のデータ記憶装置を含み得る。

結合された信号Ｑを使用するビームプロファイル分析を使用する深度測定は、光源をバイアスすることによる複数の反射を生じさせる環境、又は計算要求を低減させることによる、特に、処理電力を低減させることによる反射測定物体のケースでさえ、信頼できる距離決定を可能にし得る。ビームプロファイル分析は、センサ素子１１４の画像からの深度マップを推定することを可能にし得る。特に、ビームプロファイル分析により決定された距離は、照射特徴１２５ごとの距離推定を提供し得、センサ素子１１４及びプロジェクタ１２２の既知の位置、特に、固定位置に対して三角測量方法によって精緻化されることができる。三角測量を使用して精緻化された縦座標を計算するために、いわゆる対応関係問題が解決される必要がある。概して、三角測量を使用する三次元再構築方法は、外部的較正済みシステムを必要とする。外部的較正済みシステムのケースでは、各々の反射特徴は、ビームプロファイル分析の推定された初期の距離情報と共に、参照グリッドポイント、すなわち、参照特徴と合致することができる。したがって、エピポーラ条件が満たされ、ビームプロファイル分析が信頼できる深度推定を得る場合、各々の検出された反射特徴は、対応する参照グリッドポイントに合致することができる。しかしながら、対応関係が誤りであると決定される場合、三角測量に基づいた距離測定は、非常に乏しくなる。ハードウェアに応じて、事前に較正された検出器は、物理的応力又は温度シフトによって退化することがあり、その結果、相対的位置及び回転が時間で変化する。センサ素子１１４及びプロジェクタ１２２の相対的位置における変化は、反射画像における変化、並びに参照特徴及び反射特徴の誤って決定された対応関係、よって、誤った距離測定結果を結果としてもたらす。本発明は、検出器１１０の外部的パラメータを決定するための、較正方法、特に、再較正を実行することを提案する。本発明に係る較正方法は、新たな静的較正処理を開始することなく、誤った距離測定値をオンザフライで直接補正することを可能にし得る。特に、較正方法は、いずれのユーザ介入なしになど、自動で実行され得る。

較正は、検出器１１０の少なくとも１個の外部的パラメータを決定し、及び／又は検出器１１０の測定値、特に、反射画像内の反射特徴の位置の測定値に対する補正を決定するための少なくとも１個の処理を含み得る。評価デバイス１４４は、検出器１１０の少なくとも１個の外部的パラメータを決定するように構成され得る。外部的パラメータは、プロジェクタ１２２とセンサ素子１１４の座標との間の回転角度、プロジェクタ１２２とセンサ素子１１４の座標との間の並進移動成分、開口角、センサ素子１１４の中心、開口、焦点距離、から構成されたグループから選択された少なくとも１個のパラメータを含み得る。

較正方法は、初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴を合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することを含む。評価デバイス１４４は、少なくとも１個の線形スケーリングアルゴリズムを使用することによって、反射特徴のそれぞれ１個を変位領域内の参照特徴のそれぞれ１個と合致させるように構成され得る。ビームプロファイル分析は、可能性の数を低減させることを可能にし得る。

評価デバイス１４４は、少なくとも１個の反射特徴に対応する少なくとも１個の参照画像内の少なくとも１個の参照特徴を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、画像分析を実行し、反射画像の特徴を識別するように構成され得る。評価デバイス１４４は、選択された反射特徴と本質的に同一の縦座標を有する参照画像内の少なくとも１個の参照特徴を識別するように構成され得る。反射特徴に対応する参照特徴は、エピポーラ幾何学形状を使用して決定され得る。エピポーラ幾何学形状の説明のために、例えば、Ｘ．Ｊｉａｎｇ，Ｈ．Ｂｕｎｋｅの第２章：「Ｄｒｅｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｓ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｅｈｅｎ」，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，１９９７年への参照が行われる。エピポーラ幾何学形状は、参照画像及び反射画像が、固定された距離を有する異なる空間的位置及び／又は空間的方位において決定された物体の画像であり得ることを想定し得る。参照画像及び反射画像は、固定された距離を有する異なる空間的位置において決定された物体の画像であり得る。評価デバイス１４４は、参照画像内のエピポーラ線を決定するように構成され得る。参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、既知であり得る。例えば、参照画像の想定された相対的位置は、先行する較正又は履歴的較正において決定され得、先行する較正又は履歴的較正では、工程ａ）～ｅ）が実行されている。例えば、参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、製造者の値であり得る。例えば、参照画像及び反射画像の想定された相対的位置は、評価デバイスの少なくとも１個の記憶ユニット内に記憶され得る。評価デバイス１４４は、反射画像の選択された反射特徴から延びる直線を決定するように構成され得る。直線は、選択された反射特徴に対応する可能な反射特徴を含み得る。直線及び基線は、エピポーラ平面に及ぶ。参照画像が反射画像から異なる相対的位置において決定されるように、対応する可能な反射特徴は、参照画像内の直線、いわゆるエピポーラ線上で撮像され得る。よって、反射画像の選択された反射特徴に対応する参照画像の参照特徴は、エピポーラ線上にあると想定される。しかしながら、上記で概説されたように、経年化、温度変化、機械的応力などに起因してなど、画像の歪み又は外部的パラメータにおける変化に起因して、エピポーラ線は、相互に交差し得若しくは相互に非常に近くなり得、及び／又は参照特徴と反射特徴との間の対応関係が不明瞭になり得る。

評価デバイス１４４は、反射特徴ごとに、反射特徴の縦方向領域を決定するように構成され得る。縦方向領域は、結合された信号Ｑから決定された反射特徴の初期の距離情報及び誤り間隔±εによって与えられ得る。評価デバイス１４４は、縦方向領域に対応する参照画像内の少なくとも１個の変位領域を決定するように構成され得る。変位領域は、選択された反射特徴に対応する参照特徴が撮像され得る、参照画像内の領域であり得る。特に、変位領域は、選択された反射特徴に対応する参照特徴が参照画像内に位置すると予想される、参照画像内の領域であり得る。物体への距離に応じて、反射特徴に対応する参照特徴の画像位置は、反射画像内の反射特徴の画像位置と比較して、参照画像内で変位し得る。変位領域は、１個の参照特徴のみを含み得る。変位領域はまた、１個よりも多い参照特徴を含み得る。

変位領域は、エピポーラ線又はエピポーラ線の区画を含み得る。変位領域は、１個よりも多いエピポーラ線又は１個よりも多いエピポーラ線のより多くの区画を含み得る。変位領域は、エピポーラ線に沿って延び得、エピポーラ線に直交し得、又はその両方である。評価デバイス１４４は、初期の距離情報に対応するエピポーラ線に沿った参照特徴を決定し、誤り間隔±εに対応するエピポーラ線に沿った変位領域又はエピポーラ線に直交する変位領域の程度を決定するように構成され得る。結合された信号Ｑを使用する距離測定の測定不確実性は、測定不確実性が異なる方向に対して異なり得るので、非円形である変位領域を結果としてもたらし得る。特に、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に沿った測定不確実性は、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に対する直交方向における測定不確実性よりも大きくなり得る。変位領域は、エピポーラ線又はエピポーラ線（複数可）に対する直交方向における程度を含み得る。評価デバイスは、選択された反射特徴を変位領域内の少なくとも１個の参照特徴と合致させるように構成され得る。評価デバイス１４４は、決定された初期の距離情報を考慮して少なくとも１個の評価アルゴリズムを使用することによって、反射画像の選択された特徴を変位領域内の参照特徴と合致させるように構成され得る。評価アルゴリズムは、線形スケーリングアルゴリズムであり得る。評価デバイス１４４は、変位領域に最も近い及び／又は変位領域内のエピポーラ線を決定するように構成され得る。評価デバイスは、反射特徴の画像位置に最も近いエピポーラ線を決定するように構成され得る。エピポーラ線に沿った変位領域の程度は、エピポーラ線に直交する変位領域の程度よりも大きくなり得る。評価デバイス１４４は、対応する参照特徴を決定する前に、エピポーラ線を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、各々の反射特徴の画像位置の周りの変位領域を決定し得る。評価デバイス１４４は、変位領域に最も近い及び／又は変位領域内の及び／又はエピポーラ線に直交する方向に沿って変位領域に最も近いエピポーラ線を割り当てることによってなど、エピポーラ線を反射特徴の各々の画像位置の各々の変位領域に割り当てるように構成され得る。評価デバイス１４４は、割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられた変位領域内の及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域内の参照特徴を決定することによって、反射特徴の画像位置に対応する参照特徴を決定するように構成され得る。

加えて又は代わりに、評価デバイス１４４は、以下の工程を実行するように構成され得る：
－ 各々の反射特徴の画像位置に対する変位領域を決定すること、
－ 変位領域に最も近い及び／又は変位領域内の及び／又はエピポーラ線に直交する方向に沿って変位領域に最も近いエピポーラ線を割り当てることによって、エピポーラ線を各々の反射特徴の変位領域に割り当てること、
－ 割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられた変位領域内の及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域に最も近い及び／又は割り当てられたエピポーラ線に沿って割り当てられた変位領域内の参照特徴を割り当てることによって、少なくとも１個の参照特徴を各々の反射特徴に割り当て、及び／又は各々の反射特徴への少なくとも１個の参照特徴を決定すること。

加えて又は代わりに、評価デバイス１４４は、反射特徴及び／若しくは参照画像内のエピポーラ線の距離を比較し、並びに／又は反射特徴及び／若しくは参照画像内のエピポーラ線のε－重み付け距離など、誤り重み付け距離を比較し、より短い距離及び／又はε－重み付け距離内のエピポーラ線及び／又は参照特徴を参照特徴及び／又は反射特徴に割り当てることによってなど、反射特徴に割り当てられることになる１個よりも多いエピポーラ線及び／又は参照特徴の間で判別するように構成され得る。

上記で概説されたように、検出器１１０、特に、評価デバイス１４４は、結合された信号Ｑを使用して、選択された反射特徴を事前に分類するように構成され得、その結果、１個の参照特徴への曖昧な割り当てが可能である。特に、照射パターンの照射特徴は、参照画像の対応する参照特徴がエピポーラ線上でできるだけ長く相互に相対的距離を有し得るように配列され得る。照射パターンの照射特徴は、少数の参照特徴のみがエピポーラ線上に位置付けられるように配列され得る。

ビームプロファイル分析を使用することは、誤り間隔内の縦座標など、初期の距離情報を推定することを可能にし得る。初期の距離情報に対応する変位領域を決定することによって、対応する誤り間隔は、参照特徴及び反射特徴を著しく合致させるための、エピポーラ線に沿った解決策の可能な数を低減させることを可能にし得る。可能な解決策の数は、１までさえ低減され得る。初期の距離情報の決定は、反射特徴及び参照特徴を合致させる前に、事前評価の間に実行され得る。これは、計算要求を低減させることを可能にし得、その結果、コストを著しく低減させ、モバイルデバイス又はアウトドアデバイスにおける使用を可能にすることが可能である。

較正方法は、合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することを含む。特に、それぞれ合致した参照特徴及び反射特徴を合致させるために使用されるエピポーラ線は、合致した反射特徴及び参照特徴の先述のペアのエピポーラ線として使用され得る。

較正方法は更に、先述のエピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することを含む。エピポーラ線距離は、反射特徴の距離、及び対応するエピポーラ線として表される、合致した参照特徴と合致させるために使用されるエピポーラ線の距離であり得る。距離は、反射画像の画像座標及び対応するエピポーラ線の画像座標を決定し、画像座標を比較することによって決定され得る。対応するエピポーラ線への最小距離は、エピポーラ線距離として使用され得る。

良好な外部的較正のケースでは、エピポーラ線距離は、ゼロに近い。較正された検出器１１０の参照パターン１４６（正方形）に合致するそのような反射パターン１３８（円）が図２に示される。

検出器が脱較正されるケースでは、反射特徴は、参照特徴と合致する見込みがあり得る。図３Ａ及び３Ｂは、参照パターン１４６（正方形）に合致する、回転したセンサ素子１１４及び／又はプロジェクタ１２２のケースにおける、脱較正された検出器１１０の反射パターン１３８（円）の２個の実施形態を示す。しかしながら、誤った対応する参照特徴又は真の対応する参照特徴へのエピポーラ線距離を決定することが常に可能であり得る。合致させる工程では、使用される再構築アルゴリズムは、エピポーラ線距離が許容範囲内にある場合に、反射特徴を参照特徴に合致させ得る。したがって、反射特徴が誤った参照特徴と合致し、ゼロでないエピポーラ線距離を結果としてもたらす可能性があり得る。合致した反射特徴及び参照特徴の誤ったペアが決定される場合、評価デバイス１４４は、工程ｂ）～ｅ）を実行するように構成され得る。較正方法は、結果として生じるエピポーラ線距離を評価することに基づき得る。較正方法は、反射特徴と参照特徴との間の対応関係が正確であり又は誤っている場合の事実とは独立してエピポーラ距離を考慮し得る。エピポーラ距離は、反射特徴が正しくない参照特徴に合致する場合でさえ、提案される較正戦略に対して適切であり得る。

工程ｄ）は、参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数として、エピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することを含む。幾何学的パターンは、エピポーラ線距離の分布であり得る。エピポーラ線距離は、参照画像の位置（ｘ，ｙ）上の関数ｄ（ｘ，ｙ）として定義され得る。エピポーラ線距離関数ｄは、回転及び／又は並進移動に対する補正を計算するように分析されることができる。脱較正されたシステムのケースでは、関数ｄは、幾何学的パターンを生成し得る。エピポーラ線距離関数のこの幾何学的パターンの形状は、脱較正の度合いを一意に示し得る。関数ｄ（ｘ，ｙ）における反復、峻度、不連続性、及び曲率のような幾何学的パターンは、較正を回復させるために使用されることができる。プロジェクタ及び／又はセンサ素子の回転及び／又は並進移動が変化する場合、この結果は、幾何学的パターンとして関数ｄにおいて観察されることができる。評価デバイス１４４は、ｄ（ｘ，ｙ）を分析し、回転及び／又は並進移動に対する補正を計算するために設計されたアルゴリズムを実行するように構成され得る。評価デバイス１４４は、幾何学的パターンの形状、反復、峻度、不連続性、及び曲率のうちの１個以上を評価することによって、反射画像の補正を決定するように構成され得る。図４は、左側で、反射パターン及び合致した参照パターンの更なる実施形態を示し、右側で、評価されたエピポーラ線距離関数ｄ（ｘ，ｙ）の更なる実施形態を示す。

評価デバイス１４４は、決定された補正に基づいて、反射画像を補正するように構成され得る。上記で概説されたように、反射画像は、少なくとも１個の特徴に関する光学センサの画像の評価並びに／又は回転及び並進移動などの外部的パラメータの変換を指す。反射画像の回転及び／又は並進移動に対する補正は、反射画像の画像位置に適用される少なくとも１個の補正因子であり得る。評価デバイス１４４は、較正された検出器の幾何学的パターンへの予め定義された許容度内で幾何学的パターンが一致するかどうか、又は予め定義された許容度よりも大きく幾何学的パターンが較正の幾何学的パターンから逸脱するかどうかを決定するように構成され得る。決定された補正は、脱較正の度合いに関する情報を与え得る。検出器が既に最適に較正される場合、補正工程は、非常に小さくなり得、補正は、非常に小さい効果をも有し得る。許容度内での一致のケースでは、評価デバイス１４４は、初期の外部的パラメータを維持し得、及び／又は反射画像の補正が破棄され得る。そうでなければ、補正は、反射画像に適用され得る。決定された補正は、回転及び／又は並進移動を補正するために使用され得る。回転及び並進移動は、センサ素子とプロジェクタとの間の空間的コンテキストを記述する。回転及び並進移動は、「反射特徴」と「参照特徴」との間の関係を含み得る。この関係から、三角測量距離情報は、三角測量技術を使用することによって計算されることができる。よって、回転及び／又は並進移動における決定された変化のケースでは、結果として生じる三角測量情報が補正され得る。

評価デバイス１４４は、決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、合致した参照特徴及び反射特徴の変位を決定するように構成され得る。変位は、参照画像内の位置と反射画像内の位置との間の差であり得る。評価デバイスは、縦座標と変位との間の予め定められた関係を使用して、合致した参照特徴の三角測量距離を決定するように構成され得る。評価デバイス１４４は、三角測量距離情報を決定する間に、較正方法をオンザフライで実行するように構成される。

図５は、本発明に係る少なくとも１個の検出器を較正する方法の実施形態の例示的なフローチャートを示す。方法は、以下の工程：
ｉ）（参照符号１４８により表される）初期の距離情報を、
－ 検出器の少なくとも１個のプロジェクタによって生成された少なくとも１個の照射パターンにより物体を照射し、照射パターンは、複数の照射特徴を含み、
－ 照射に応答して、光学センサのマトリクスを有するセンサ素子の光学センサの感光性エリア上で衝突する反射光ビームごとに、少なくとも１個のセンサ信号を生成し、
－ 複数の反射特徴を含むセンサ素子を使用することによって、少なくとも１個の反射画像を決定し、反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含み、
－ 少なくとも１個の評価デバイスを使用することによって、センサ信号を評価し、それによって、結合された信号Ｑを決定し、反射特徴の初期の距離情報を反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定し、ビームプロファイルの分析は、それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含む、
ことによって決定することと、
ｉｉ）（参照符号１５０により表される）初期の距離情報を考慮して、反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
ｉｉｉ）（参照符号１５２により表される）合致した反射特徴及び参照特徴のペアの各々に対し、参照画像内の合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
ｉｖ）（参照符号１５４により表される）先述のエピポーラ線への合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
ｖ）（参照符号１５６により表される）参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数としてエピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
ｖｉ）（参照符号１５８により表される）幾何学的パターンに応じて、反射画像の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定することと、
を含む。

１１０ 検出器
１１２ 物体
１１４ センサ素子
１１６ マトリクス
１１８ 光学センサ
１２０ 感光性エリア
１２２ プロジェクタ
１２４ 照射パターン
１２５ 照射特徴
１２６ レーザ源
１２８ ＤＯＥ
１３０ 開口部
１３２ 筐体
１３４ 光学系
１３６ 制御ユニット
１３８ 反射パターン
１４０ 転送デバイス
１４２ 反射画像
１４４ 評価デバイス
１４６ 参照パターン
１４８ 初期の距離情報の決定
１５０ 合致
１５２ エピポーラ線の決定
１５４ エピポーラ線距離の決定
１５６ エピポーラ線距離の評価
１５８ 少なくとも１個の補正の決定

Claims (15)

1. 少なくとも１個の物体（１１２）の位置を決定する検出器（１１０）であって、
   － 少なくとも１個の照射パターン（１２４）により前記物体（１１２）を照射するための少なくとも１個のプロジェクタ（１２２）であって、前記照射パターン（１２４）は、複数の照射特徴（１２５）を含む、少なくとも１個のプロジェクタ（１２２）と、
   － 光学センサ（１１８）のマトリクス（１１６）を有する少なくとも１個のセンサ素子（１１４）であって、前記光学センサは各々、感光性エリア（１２０）を有し、各々の光学センサ（１１８）は、前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）に伝播する反射光ビームによって、そのそれぞれの感光性エリア（１２０）の照射に応答して、少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、前記センサ素子は、複数の反射特徴を含む少なくとも１個の反射画像（１４２）を決定するように構成され、前記反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、少なくとも１個のセンサ素子（１１４）と、
   － 前記反射特徴の初期の距離情報を前記反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定するように構成された少なくとも１個の評価デバイス（１４４）であって、ビームプロファイルの前記分析は、前記それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含み、前記評価デバイスは、
   ａ）（１５０）前記初期の距離情報を考慮して、前記反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
   ｂ）（１５２）合致した反射特徴及び参照特徴の前記ペアの各々に対し、前記参照画像内の前記合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
   ｃ）（１５４）前記エピポーラ線への前記合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
   ｄ）（１５６）前記参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数として前記エピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
   ｅ）（１５８）前記幾何学的パターンに応じて、前記反射画像（１４２）の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定すること、
   を含む較正方法を実行するように構成される、評価デバイス（１４４）と、
   を備えた、検出器（１１０）。
2. 前記評価デバイス（１４４）は、前記決定された補正に基づいて、前記反射画像（１４２）を補正するように構成される、請求項１に記載の検出器（１１０）。
3. 前記評価デバイス（１４４）は、前記決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、前記反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定するように構成される、請求項１又は２に記載の検出器（１１０）。
4. 前記評価デバイス（１４４）は、前記三角測量距離情報を決定する間に、前記較正方法をオンザフライで実行するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
5. 前記評価デバイス（１４４）は、前記検出器の少なくとも１個の外部的パラメータを決定するように構成され、前記外部的パラメータは、前記プロジェクタ（１２２）と前記センサ素子（１１４）の座標との間の回転角度、前記プロジェクタ（１２２）と前記センサ素子（１１４）の座標との間の並進移動成分、開口角、前記センサ素子の中心、開口、焦点距離、から構成されたグループから選択された少なくとも１個のパラメータを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
6. 前記評価デバイス（１４４）は、合致した反射特徴及び参照特徴の誤ったペアも決定される場合、工程ｂ）～ｅ）を実行するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
7. 前記評価デバイス（１４４）は、前記幾何学的パターンの形状、反復、峻度、不連続性、及び曲率のうちの１個以上を評価することによって、前記反射画像の前記補正を決定するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
8. 前記照射パターンは、少なくとも１個の周期的な正規ポイントパターン、少なくとも１個の六角形パターン、少なくとも１個の矩形パターンから構成されたグループから選択された少なくとも１個の周期的な正規パターンを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
9. 前記評価デバイス（１４４）は、前記センサ信号を分割すること、前記センサ信号の倍数を分割すること、前記センサ信号の線形結合を分割すること、のうちの１個以上によって、前記結合された信号Ｑを導出するように構成され、前記評価デバイス（１４４）は、前記初期の距離情報を決定するための、前記結合された信号Ｑと縦座標との間の少なくとも１個の予め定められた関係を使用するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
10. 前記評価デバイス（１４４）は、前記反射画像（１４２）の画像分析を実行し、それによって、前記反射画像（１４２）の反射特徴を識別するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
11. 前記評価デバイス（１４４）は、反射特徴ごとに、前記反射特徴の縦方向領域を決定するように構成され、前記縦方向領域は、前記結合された信号Ｑから決定された前記反射特徴の前記初期の距離情報及び誤り間隔±εによって与えられ、前記評価デバイス（１４４）は、前記縦方向領域に対応する前記参照画像内の少なくとも１個の変位領域を決定するように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
12. 前記評価デバイス（１４４）は、少なくとも１個の線形スケーリングアルゴリズムを使用することによって、前記反射特徴のそれぞれ１個を前記変位領域内の前記参照特徴のそれぞれ１個と合致させるように構成される、請求項１１に記載の検出器（１１０）。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を較正する方法であって、前記方法は、以下の工程、
    ｉ）（１４８）初期の距離情報を、
    － 前記検出器（１１０）の前記少なくとも１個のプロジェクタ（１２２）によって生成された少なくとも１個の照射パターン（１２４）により前記物体（１１２）を照射することであって、前記照射パターン（１２４）は、複数の照射特徴（１２５）を含む、こと、
    － 照射に応答して、光学センサ（１１８）のマトリクス（１１６）を有する前記センサ素子（１１４）の前記光学センサ（１１８）の前記感光性エリア（１２０）上で衝突する反射光ビームごとに、少なくとも１個のセンサ信号を生成すること、
    － 複数の反射特徴を含む前記センサ素子（１１４）を使用することによって、少なくとも１個の反射画像（１４２）を決定することであって、前記反射特徴の各々は、ビームプロファイルを含む、こと、
    － 少なくとも１個の評価デバイス（１４４）を使用することによって、前記センサ信号を評価し、それによって、結合された信号Ｑを決定し、前記反射特徴の初期の距離情報を前記反射特徴のそれぞれのビームプロファイルの分析により決定することであって、ビームプロファイルの前記分析は、前記それぞれのセンサ信号からの結合された信号Ｑを評価することを含む、こと
    によって決定することと、
    ｉｉ）（１５０）前記初期の距離情報を考慮して、前記反射特徴を参照画像の参照特徴に合致させ、それによって、合致した反射特徴及び参照特徴のペアを決定することと、
    ｉｉｉ）（１５２）合致した反射特徴及び参照特徴の前記ペアの各々に対し、前記参照画像内の前記合致した参照特徴のエピポーラ線を決定することと、
    ｉｖ）（１５４）前記エピポーラ線への前記合致した反射特徴のエピポーラ線距離ｄを決定することと、
    ｖ）（１５６）前記参照画像内の画像位置（ｘ，ｙ）の関数として前記エピポーラ線距離ｄを評価し、それによって、幾何学的パターンを決定することと、
    ｖｉ）（１５８）前記幾何学的パターンに応じて、前記反射画像（１４２）の回転及び／又は並進移動に対する少なくとも１個の補正を決定することと、
    を含む、方法。
14. 前記決定された補正に基づいて前記反射画像（１４２）を補正し、前記決定された補正を考慮して三角測量を使用することによって、前記反射特徴の少なくとも１個の三角測量距離情報を決定することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. トラフィック技術における位置測定、エンタテインメント用途、セキュリティ用途、監視用途、安全性用途、ヒューマン－マシンインタフェース用途、物流用途、追跡用途、アウトドア用途、モバイル用途、通信用途、フォトグラフィ用途、マシンビジョン用途、ロボット用途、品質制御用途、製造用途、から構成されたグループから選択された、使用の目的のための、検出器を参照して請求項１から１４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法。

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